福建省建瓯市第二中学人教版高中物理必修一实验二 《探究弹力和弹簧伸长的关系》 练习(无答案)$865433

试验二探究弹力与弹簧伸长的关系基础知识〔一〕试验目的1.探究弹力与弹簧伸长的定量关系；2.学会利用图象争辩两个物理量之间的关系的方法.〔二〕试验原理1.如下图,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等.2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出试验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,依据试验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系.〔三〕试验器材弹簧,直尺,钩码一盒,铁架台.〔四〕试验步骤1.把弹簧吊在铁架台上,让弹簧自然下垂,在弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L0.2.将质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测量弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里.然后转变所挂钩码的质量,重复前面的试验过程屡次.3.依据所测数据,在已经预备好的坐标纸上描点.以力为纵坐标,以弹簧的长度为横坐标.4.依据图中各点的分布与走向,尝试作出一条光滑曲线(包括直线),技巧是所描的点不愿定都在曲线上.5.作图得到的是如图甲所示的图象.尽管是直线,也就是一次函数,但不够简洁,即不是刚好反响函数间的正比关系.处理的手法是将坐标轴平移,就可以得到一个从原点动身的函数图象(图乙).这个平移的意义正是弹簧的长度之差,与所要考虑的伸长多少相关.平移后将横坐标由弹簧的长度改为弹簧的伸长量.6.进而找到弹簧的伸长为自变量,写出试验得到的曲线所代表的函数即弹力与弹簧伸长的关系.7.当函数表达式中毁灭常数时,试解释这个常数的物理意义.8.运用表中的数据计算验证所得的函数关系.〔五〕留意事项1.悬吊弹簧时要让它自然下垂,别忘了测量弹簧的原长L0.2.每转变一次拉力的大小就要做一次测量记录.为了探究弹力和弹簧伸长的关系,要尽可能多测几组数据,以便在坐标纸上能描出更多的点.3.试验时拉力不要太大(即钩码不能过多),以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度.要留意观看,适可而止.4.在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线(包括直线)时,要顺着各点的走始终描,描出的点可以不愿定正好在曲线上,但要留意使曲线两侧的点数大致违反.5.写出曲线所代表的函数时,建议首先尝试用一次函数,假设不行再考虑其他函数.其次关：技法关解读高考解题技法技法讲解1.试验设计探究性试验是一种以探究物理规律为目的而进展的试验．虽然本试验要探究的弹力与弹簧伸长的关系早在1676年就被英国物理学家胡克所觉察，但今日再尝试一下探究过程，体验物理规律是如何被觉察的，不仅会使我们更加深化地理解弹力与弹簧伸长的关系，同时还可以学习如何通过试验来探究物理规律．如下图将弹簧上端固定在支架上，下端挂的重物处于静止时，弹力大小等于重物受的重力，以此测弹力 f.再用竖直地固定在支架上的刻度尺测出悬挂重物时弹簧的伸长量x.典例剖析例1用一个支架、一根弹簧、一把尺子和一个质量的砝码，来测定某个不太重的物体有多重，该怎样做？解析：这是依据所给器材进展设计试验，最终得出试验结论的题目，依据的试验方法来源于根本试验原理．具体做法是：(1)将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码(质量为m)，测出弹簧伸长x；(2)将砝码取去换上待测物体，测出弹簧伸长x′；(3)待测物体重为x′.技法讲解〔1〕列表法：将测得的f1、x1；f2、x2；f3、x3……和f1/x1、f2/x2、f3/x3……填入设计好的表格之中，可以觉察弹力f和弹簧伸长x的比值在试验误差允许范围内是相等的.(2)图象法：坐标纸上以弹簧伸长x为横坐标、弹力f为纵坐标，描出f1、x1;f2、x2；f3、x3……相应的点，作出拟合曲线，可以觉察该曲线可看作是一条通过坐标原点的直线.(3)函数法：弹力f与弹簧伸长量x满足f=kx的关系.典例剖析例2在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的试验中，某同学得到的数据记录如下：测得弹簧数据记录如下：测得弹簧原长为=10cm(1)依据测得数据作出弹簧拉力F和弹簧总长的关系图象.(2)由所得图象写出F与的函数关系式.(3)F与弹簧的伸长Δ成什么关系？F与Δ的比值等于多少？解析：〔1〕〔2〕F=k〔〕〔3〕F与Δ成正比关系，假设F与Δ的比值用k表示，那么k= =100 N/m技法讲解(1)试验所用弹簧应选用轻弹簧，其劲度系数不是很大，砝码的增减使弹簧应有较明显的形变.(2)悬挂砝码要适量，以免超出弹簧的弹性限度．(3)悬挂砝码静止时(保证拉力与弹簧伸长方向同轴)才能读数．(4)作图时，应以弹力作纵轴，弹簧的伸长量x(而非弹簧总长)为横轴．平滑直线的两侧的点应有大致违反的个数．(5)作出图线可用学过的一次函数的学问写出直线所代表的函数解析式，即F=kx，k即为弹簧的劲度系数.然后选定假设干组F和x，利用求平均值的方法确定k值.假设力的单位为牛〔N〕，弹簧的伸长单位为米〔m〕，那么函数式中k的单位是牛/米〔N/m〕.在弹性限度内，形变的弹簧产生的弹力大小可用胡克定律公式F弹=kx计算.式中k是弹簧的劲度系数，单位是N/m,x是指弹簧压缩或拉伸形变量的大小.典例剖析例3〔1〕用一只弹簧秤、一把刻度尺测量一根弹簧的劲度系数，依据你的试验原理，需要测量的物理量有____.〔2〕通过本试验我们得出了结论：在弹性限度内，弹簧的弹力大小和弹簧的形变量之间成正比，即F=kx，那么ΔF=kΔx成立吗？〔式中Δx为弹力变化后，弹簧又发生的形变变化，ΔF为弹力的变化〕解析：〔1〕弹簧秤的作用是用来测量弹簧的弹力大小，所以需要测量的物理量有：弹簧原长，弹簧伸长后的长度，弹簧伸长到相应长度时弹簧秤拉力示数.(2)以F为纵轴，以x为横轴，作F-x的图象如下图，图象是过原点的直线，斜率为k，变化量ΔF与ΔΔF=kΔx成立.第三关：训练关笑对高考随堂训练1.在该试验中关于操作步骤“测量弹簧原长和竖直悬挂弹簧”的先后挨次，以下说法正确的选项是( )A.先测量原长，后竖直悬挂B.先竖直悬挂，后测量原长C.先后挨次对试验结果无影响D.先后挨次对试验结果的影响程度取决于弹簧的自重答案:BD2.某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最终画出的图线可能是以下图所示图线的哪一个( )答案:B3.下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：(1)请你在图中的坐标轴上作出F-x图线.(2)写出曲线所代表的函数式.(x用m作单位)(3)解释函数表达式中常数的物理意义.答案:(1)略 (2)F=20x (3)弹簧每伸长1 m，弹簧的弹力增加20 N4.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”试验中，按正确操作方法测出的数据如下表所示，其中，他选择的轻质弹簧的原长是10 cm，试验中弹簧的伸长始终未超过弹性限度.〔1〕假设以拉力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，请你在以下图中描点并作出该弹簧的F—x图线.(2)假设以x为自变量，且F的单位用N表示，x的单位用m表示，那么上述图线所代表的函数为___________.解析：〔1〕先依据表中的弹簧总长度和弹簧原长计算出各个拉力下对应的弹簧伸长量x，然后在F-x坐标系中描点，作出该弹簧的F-x图线.〔2〕由图线的斜率求出k，然后写出函数关系.答案：(1)如以下图所示〔2〕F=kx，其中k=200 N/m或F=200x.点评：“探究弹力和弹簧伸长的关系”试验是渗透新课标理念的同学试验，2022年高考将有相当多的省市进展新课标高考，因此要特殊关注高考大纲中的探究性同学试验.5.如下图，四根违反的轻质弹簧连着违反的物体，在外力作用下做不同的运动：〔1〕在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速直线运动；〔2〕在光滑斜面上做向上的匀速直线运动；〔3〕做竖直向下的匀速直线运动；，不计空气阻力，g为重力加速度，那么〔〕答案：AD6.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的试验中，组成如下图的装置.所用的钩码每个重0.5 N，他将6个钩码逐个挂在弹簧的下端，每挂一个都测出弹簧的总长度，并将数据填在下面的表格中〔弹簧始终在弹性限度内〕.〔1〕试依据这些试验数据在给定的坐标纸上，作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函数关系的图线.说明图线跟坐标轴交点的物理意义和所得图线的物理意义各是什么？该弹簧的劲度系数k是多大？〔2〕试用一个重力的钩码和一根有刻度的直尺去测定一根细绳能承受的最大拉力〔设钩码重力稍小于细绳能承受的最大拉力〕.解析：L间是一次函数关系.依据描点画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线的两侧.该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长.图线的物理意义是说明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比.由k=可得k=50N/m.〔2〕用直尺做一个杠杆，杠杆较短的一端用细绳拉住〔可固定在桌面上〕，另一边靠近支点处挂上砝码，移动砝码在杠杆上的位置，增加砝码到支点的距离，直到细绳恰好被拉断，由杠杆平衡条件计算细绳所能承受的最大拉力.〔其他方法只要合理均给分〕.答案：见解析点评：近年来高考对试验力气的要求在提高.已由考察教材上的试验转移到考察设计性试验上来，但试验的原理还是在中学物理考点范围以内.对于设计性试验，还是需要测量物理量，而这些物理量在中学的试验中已进展过练习，是要测量方案上需要设计合理的试验途径.。

探究弹力和弹簧伸长的关系
1.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相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大.
2.实验器材
铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.
3.实验步骤
(1)安装实验仪器(如图1所示).
图1
(2)测量弹簧的伸长量(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.
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人教版物理必修1第二章实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验探究题。

1. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________．（填选项前的字母）A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重（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________．2.某同学用如图所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分别记录指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下：（1）当在弹簧下端挂上3个钩码时，指针所示位置如图所示，请将上表补充完整．（2）已知实验所用单个钩码质量为100g，当地重力加速度为9.8m/s2，则该弹簧的劲度系数为________N/m．（结果保留3位有效数字）3. 如图（a），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（a）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（b）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3位有效数字）．4. 某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如图下实验：①如图1所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）；将制图板竖直固定在铁架台上．②将质量为m=100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……③取下制图板，量出A1、A2、……各点到O的距离l1、l2、……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2……−l的图像如图2．④在坐标纸上做出1cosα完成下列填空：（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________（用g、m、α表示）．（2）取g=10m/s2，由图可得橡皮筋的劲度系数k=________N/m，橡皮筋的原长l0=________m．5. 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接，向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．（1）试验中涉及到下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推动物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是________（填入代表步骤的标号）．（2）图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz，由M纸带所给的数据，可求出该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s．比较两纸带可知，________（填“M”或“L”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大．6. 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连，弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如下图所示．向左推小球，使弹黄压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面．通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．回答下列问题：（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能E p与小球抛出时的动能E k相等．已知重力加速度大小为g．为求得E k，至少需要测量下列物理量中的（）A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度ℎD.弹簧的压缩量ΔxE.弹簧原长l0（2）用所选取的测量量和已知量表示E k，得E k=________．（3）下图中的直线是实验测量得到的s−Δx图线．从理论上可推出，如果ℎ不变，m增加，s−Δx图线的斜率会________（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，ℎ增加，s−Δx图线的斜率会________（填“增大”、“减小”或“不变”）．由图中给出的直线关系和E k的表达式可知，E p与Δx的________次方成正比．7. 用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x．（1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．（2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A.弹簧原长B.当地重力加速度C.滑块（含遮光片）的质量（3）增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________．A.增大B.减小C.不变参考答案与试题解析人教版物理必修1第二章实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验探究题。