高考物理一轮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】(2022

年广东二模)在探究弹簧形变与弹力的关系时，实验小组把两根轻弹簧Ⅰ、Ⅱ按如图S2-1所示的方式连接起来，在弹性限度内，将质量为50g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA、LB

见下表，g取9.80m/s2.图S2-1钩码数1234LA/cm15.7619.7723.6727.76LB/cm29.9635.7641.5147.36(1)通过对比表中的数据可知，弹簧Ⅰ的劲度系数_______(填“大于”“小于”或“等于”)弹簧Ⅱ的劲度系数.(2)利用表中的数据计算出弹簧Ⅰ的原长为________cm(结果保留2位小数).

(3)挂上一个钩码，待弹簧静止后，弹簧Ⅰ、Ⅱ的伸长量之和为________cm，由此可知，若将弹簧Ⅰ和Ⅱ串联起来视为一个弹簧，其等效劲度系数等于________N/m(结果保留3位有效数字).

解析：(1)挂上第二个钩码后，弹簧Ⅰ伸长量ΔxA＝19.77cm－15.76cm＝4.01cm，弹簧Ⅱ伸长量ΔxB＝35.76cm－29.96cm－ΔxA＝1.79cm，根据胡克定律，弹簧Ⅰ的劲度系数小于弹簧Ⅱ的劲度系数.(2)设弹簧Ⅰ的原长为L0，则L0＋mg k＝15.76cm，L0＋4mg k＝27.76cm，联立得L0＝11.76cm.

(3)挂上一个钩码，待弹簧静止后，弹簧Ⅰ、Ⅱ的伸长量之和为Δx＝35.76cm－29.96cm＝5.80cm.由此可知，若将弹簧Ⅰ和Ⅱ答案：(1)小于

(2)11.76

(3)5.808.45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】(2022年湖南卷)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图S2-2所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下：图S2-2次序12345硬币数量n/枚510152025长度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g.(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度l，记录数据如下表：(3)根据表中数据在图S2-3甲上描点，绘制图线.甲乙图S2-3

(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图乙所示，此时橡皮筋的长度为________cm. (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为________g(结果保留3位有效数字).解析：(3)根据表格标点连线如图D19所示.图D19

(4)由图可知刻度尺的分度值为1mm，故读数l＝15.35cm. (5)设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则n1mg＝k(x1－x0)，n2mg＝k(x2－x0)则橡皮筋的劲度系数为k＝(n2－n1)mg x2－x1从作的l-n图线读取数据则可得×6.05×(15.35－9.05)g≈127g.x0＝n2x1－n1x2

n2－n1＝9.05cm设冰墩墩的质量为m1，则有m1g＝k(l－x0)可得m1＝10 3答案：(3)如图D19所示.(4)15.35(5)127【迁移拓展】(2023年广东潮州二模)某实验小组用橡皮筋探究影响其伸长量的有关因素，探究方案如下：

(1)取4根材料、粗细相同的橡皮筋，其中3根等长，另一根的长度只有前三根长度的一半，将它们按如图S2-4所示方式悬挂(其中第1组是两根并用).图S2-4橡皮筋编号1234原长L/cm10.0010.005.0010.00外力F/N1112橡皮筋横截面积S2111伸长量ΔL/cm2.515.012.50010.02(2)在每组下端扎线的地方各拴一个塑料签，并在支架衬贴的纸上标出塑料签的原始位置O(即橡皮筋的原长).(3)先分别悬挂100克钩码，然后在橡皮筋“2”下加挂100克钩码，记下各次标签的位置，测量结果如下表(g取10

N/kg)：(4)以上探究过程使用的实验方法是__________.(5)伸长量ΔL在记录数据中出现错误的是__________(填具体数据).(6)根据上述探究过程，橡皮筋的伸长量与相关因素可能的关系为__________.

(7)将一原长为L的橡皮筋，两端施加大小为F的拉力时，橡皮筋伸长了ΔL；把它从中央剪断，取其中的一段，给两端施加2F的拉力，此时这段橡皮筋的长度为___________(不超过弹性限度).解析：(4)影响橡皮筋伸长量的因素涉及多个物理量，应使用控制变量法进行实验.

(5)伸长量ΔL在记录数据中出现错误的是2.500cm，应该将测量结果精确到1mm，再估读到毫米的下一位，应为2.50cm. (6)由实验数据可知，橡皮筋“1、2”原长相同、受力相同，横截面积越大伸长量越小，与横截面积成反比关系；橡皮筋“2、3”受力相同，横截面积相同，原长越长伸长量越大，与原长成正比关系；橡皮筋“2、4”原长相同，横截面积相同，受力越大伸长量越大，与力成正比关系；根据上述探究过程，橡皮筋