人教版高考物理一轮复习专题2相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系课件

这是一份人教版高考物理一轮复习专题2相互作用实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系课件，共23页。PPT课件主要包含了图像法，刻度尺，伸长量等内容，欢迎下载使用。

必 备 知 识·深 悟 固 基
1．实验目的(1)学会用列表法和________处理实验数据．(2)归纳探究弹簧弹力与形变量之间的定量关系．2．实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小__________；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大．3．实验器材铁架台、弹簧、钩码、________、坐标纸．
4．实验步骤(1)安装实验仪器(如图所示)．(2)测量弹簧的__________(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据．
(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同．(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数．
5．数据处理(1)列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的．(2)图像法以弹簧伸长量x为横坐标、弹力F为纵坐标，描出F，x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线．
关 键 能 力·突 破 要 点
命题一　课标教材原型实验　[基础考查]
例1　(2021届永州检测)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系实验时得到如图甲所示的F－L图像．由图像可知：弹簧原长L0＝____________cm，求得弹簧的劲度系数k＝__________N/m.
(2)如图乙的方式挂上钩码(已知每个钩码重G＝1 N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图，则指针所指刻度尺示数为____________cm.由此可推测图中所挂的钩码有__________个．【答案】(1)3.0　200　(2)1.50　3
变式1　(2020届辽宁阜新检测)某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝________cm.
【答案】(1)竖直　(2)4　50　(3)10
【解析】(1)弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态．(2)弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为4 cm；弹簧弹力为2 N时，弹簧的长度为8 cm，伸长量为4 cm；根据胡克定律F＝kΔx，代入数据解得k＝50 N/m.(3)由图丙得到弹簧的弹力为3 N，根据图乙得到弹簧的长度为10 cm.
变式2　(2020年信宜中学检测)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．
(1)为完成实验，还需要的实验器材有_______________________．(2)实验中需要测量的物理量有______________________.(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图像，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点是由于________________．(4)为完成该实验，设计实验步骤如下：A．以弹簧伸长量x为横坐标，以弹力F为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；
C．将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…、n个钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量x为自变量，写出弹力F与伸长量x的关系式，首先尝试写成一次函数，若不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来___________________．
【答案】(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度(3)200　弹簧有自重(4)CBDAEFG
【解析】(1)根据实验原理，可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和挂上钩码后的长度．(2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度．(3)取题图乙中(0.5 cm,0)和(3.5 cm,6 N)两个点，代入F＝kx，解得 k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得实验中弹簧不加外力时就有形变量．(4)根据实验操作的合理性可知，实验步骤的先后顺序为CBDAEFG.
命题二　拓展创新实验　[能力考查]
例2　(2020年广州名校调研)在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探究．在弹性限度内，将质量为m＝50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2中弹簧的长度L1、L2如下表所示.
已知重力加速度g＝9.8 m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数k＝________N/m(结果保留两位有效数字)．由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数．【答案】49　能
变式3　在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲所示连接起来放置在水平长木板上进行探究．如图甲所示实验装置，一块标有刻度(左端为0刻度线)的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与固定在长木板左端的轻弹簧相连，轻弹簧由不同的弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ串联组成，另一端可悬挂钩码．将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，分别记录下A、B两指针指示的刻度值x，建立x－n坐标系，根据测得的x，n值描点作图，得到图线如图乙所示．已知A、B图线延长线与纵交点坐标分别是(0,10.00)和(0,27.00)．
【答案】(1) 10.00　17.00　(2)小于【解析】(1)图像上弹簧不受力时的数据就是弹簧的原长，所以弹簧Ⅰ的长度是10.00 cm，弹簧Ⅱ的长度是17.00 cm.