2023版高考物理一轮总复习第二章实验二探究弹力和弹簧伸长的关系课件

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、基本原理与操作二、注意事项1.安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧.2.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度.3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据.4.观察所描点的走向：不要画折线.5.统一单位：记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位.三、误差分析1.钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确会带来误差.2.画图时描点及连线不准确也会带来误差.考点实验原理与操作

【典题1】(2020

年河北五校联考)某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与轻质弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧的长度为l1，如图S2-1甲所示.甲乙丙

图S2-1 (1)图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，则l1＝________cm.

(2)在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同的钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.已知每个钩码的质量是100g，当弹簧下端挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________N.(当地重力加速度g取10m/s2)

(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_______________________________________.答案：(1)25.45

(2)2

(3)弹簧超过弹性限度创新角度实验装置图创新解读实验原理创新1.弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响.2.改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系创新角度实验装置图创新解读实验器材创新1.用橡皮筋代替弹簧做实验.2.拉力传感器显示的拉力F与橡皮筋的弹力并不相等，仅为橡皮筋弹力在水平方向的分力(续表)创新角度实验装置图创新解读实验过程创新1.利用固定在弹簧上的7个指针，探究弹簧的劲度系数k与弹簧长度的关系.2.利用“化曲为直”的思想，将探究劲度系数k与弹簧圈数

的关系，转化为探究

与n的

关系(续表)

【典题2】如图

S2-2甲，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针.现要测量图甲中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图乙所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字).甲乙图S2-2律，F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝

解析：实验所用的游标卡尺精度为0.05mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，图乙所示的游标卡尺读数为3.7cm＋15×0.05mm＝3.7cm＋0.075cm＝3.775cm.

托盘中放有质量为m＝0.100kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8N＝0.980N，弹簧伸长x＝3.775cm－1.950cm＝1.825cm＝0.01825m，根据胡克定F x≈53.7N/m.答案：3.77553.7方法技巧重物的重力等于弹簧的弹力时，为消除误差的影响，需要将弹簧竖直悬挂时的长度作为原长，同理，砝码的重力等于弹簧的弹力时，为消除误差的影响，需要将弹簧挂砝码盘时的长度作为原长.

【迁移拓展】(2020年广东广州模拟)某同学用图S2-3甲所示装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”.弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计)，激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h.

(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧__________时，记录所挂钩码的重力和对应的h.甲乙

图S2-3 (2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图乙所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0＝________cm，弹簧的劲度系数k＝________N/m.(结果都保留到小数点后一位)k＝（120.0－110.0）×10－2

解析：(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，此时弹力与重力大小相等，记录所挂钩码的重力和对应的h. (2)由图可知，当F＝0时h0＝120.0cm，即为未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离，由胡克定律可得ΔF＝kΔh，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数，则有3.13N