人教版高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究弹力与弹簧伸长的关系课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第2章相互作用实验2探究弹力与弹簧伸长的关系课件，共49页。PPT课件主要包含了弹簧伸长，钩码总重力，平滑的曲线，重垂线，坐标纸，重锤线，弹力F，伸长量x，考点一，教材原型实验等内容，欢迎下载使用。

1 实验知识·自主回顾
一、实验目的(1)探究弹力与___________的定量关系。(2)学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法。二、实验原理(1)如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与_____________大小相等。
(2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，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，在坐标系中找出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用_____________连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。三、实验器材除轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台外，还需_________，_________三角板。
四、实验步骤(1)如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为1 mm)固定于铁架台上，并用_________检查刻度尺是否竖直。
(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。(3)在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。
(4)用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……并将所得数据记录在表格中。(5)用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于_______的大小，将所得数据填入表格。(6)根据所测数据在坐标纸上描点，最好以________为纵坐标，以弹簧的__________为横坐标。
(7)按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)。所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。(8)以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。(9)解释函数表达式中常数的物理意义。五、误差分析1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。2．画图时描点及连线不准确也会带来误差。
六、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及弹簧伸长量的对应关系及单位。
2 核心考点·重点突破
(2020·湖南怀化月考)小明探究弹力和弹簧伸长量的关系实验时。(1)将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直，将刻度尺竖直固定在弹簧一侧；
(2)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧的长度L0，弹簧下端挂上砝码盘时，弹簧的长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表。
(3)如图乙所示是小明根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_____的差值(填“L0”“Lx”或“L1”)。
(4)由图可知弹簧的劲度系数为______ N/m；(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2)(5)由于弹簧自身有重量，小明在测量时没有考虑弹簧的自重，这样导致劲度系数的测量值与真实值相比_______(填“偏大”“偏小”或“相等”)。
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，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹簧弹力大小与弹簧伸长量间的关系。注意分析图像的斜率、截距的意义。
图像法处理弹簧弹力问题
〔变式训练1〕(2020·山东德州一中月考)某实验探究小组探究弹力和弹簧伸长量的关系。(1)将弹簧水平放置，用毫米刻度尺正确操作测出其自然长度如图甲所示，则弹簧的原长L0＝_______ cm。
(2)然后按图乙所示自然悬挂弹簧，实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，读出弹簧下端指针所指的标尺刻度，即可知道弹簧的长度L，用ΔL＝L－L0表示弹簧的伸长量。通过实验获得的数据，实验小组作出了弹簧的ΔL－F图像如图丙所示。根据图丙可得出弹簧的劲度系数k＝_____ N/m。(结果保留两位有效数字)(3)实验小组分析图像过程中发现图线从B点开始发生了弯曲，图线在B点过后发生弯曲的原因是___________________________________。(4)实验小组发现图线并没有过原点，出现了误差，没能得出弹簧的弹力与伸长量严格成正比的结论，本误差属于___________。(填“系统误差”或“偶然误差”)
所挂钩码的重力使弹簧超过了弹性限度　
　(2021·河北衡水中学调研)图甲为某物理兴趣小组测定弹簧劲度系数的实验装置。弹簧下端固定在水平桌面上，上端连接一托盘P，在托盘P下方和桌面上方同一竖直线上安装有光电测距仪A和B，通过数据线可以将二者间的距离信息输入到电脑，距离测量精度可达到0.1 mm。实验时，小组同学将6个规格为m＝50 g的砝码逐个放在托盘P上，每加放一个砝码待系统静止后均打开光电测距电路开关进行测距，测距结果直接输入电脑，测距完成关闭测距开关，然后将对应的托盘上放置砝码的数目信息输入电脑，形成一组测量数据。实验过程中弹簧始终保持竖直且在弹性限度内。
(1)根据图可求出弹簧的劲度系数k＝_______ N/m。(结果保留一位小数)(2)输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力，这一疏漏对测量结果_________。(填“有影响”或“无影响”)(3)针对实验小组在电脑上的设置操作，请你提出一条提高测量精度的改进建议：_________________________。
将横轴h的单位设置成 mm　
〔变式训练2〕(2021·黑龙江大庆月考)某物理实验探究小组利用所学的知识探究某弹簧的特性。(1)他们先用三角板和刻度尺测量该弹簧的原长如图甲所示，则该弹簧的原长l0＝______________________ cm。
15.00(15.00～15.05)　
(2)接下来，设计了如图乙所示的装置探究轻弹簧(材质较硬)的弹力与伸长量之间的关系。数据记录如表：
已知实验操作准确无误，其中数据记录有误的是_______，正确记录为________。
(3)应用Excel软件进行数据拟合，得到如图丙所示的函数图像，则该弹簧的劲度系数为_______ N/m。(计算结果保留三位有效数字)
3 2年高考·1年模拟
1．(2020·重庆联考)某同学利用图甲所示的装置测量轻弹簧的劲度系数。光滑的细杆(图中未画出)和刻度尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码(实验中，每个钩码的质量均为m＝20.0 g)。弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在刻度尺上读出，刻度尺的零刻线与弹簧左端平齐。实验步骤如下：
①在细绳下端挂上一个钩码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细绳水平且弹簧与细杆间没有接触；②系统静止后，记录钩码的个数及指针的位置；③逐次增加钩码个数，并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)；④用n表示钩码的个数，l表示相应的指针位置，作出l－n图像如图乙所示。
回答下列问题：(1)某次挂上钩码后，指针指到的位置如图丙所示，则此时的示数为______________________ cm。(2)若当地的重力加速度g＝9.8 m/s2，则本实验中弹簧的劲度系数为_______ N/m(结果保留三位有效数字)。
10.95(10.93～10.97)　
2．(2020·陕西安康月考)某物理兴趣小组在验证胡克定律的实验中别出心裁，将弹簧一端固定在铁架台上，然后自然悬垂。在弹簧的另一端悬挂一个钩码稳定后，用实验室中打点计时器所用纸带比量弹簧长度，作好标记并整齐剪下这段纸带；然后再加挂一个相同钩码稳定后，同样用纸带比量弹簧长度，作好标记并整齐剪下第二段纸带；总共加挂了三次，剪下四条纸带。随后将纸带一端对齐，整齐排列在一张坐标纸上，如图所示。已知每个钩码的质量为50 g，坐标纸最小方格的边长为1 mm，当地重力加速度为9.8 m/s2。
(1)四条纸带的长度由长到短依次为6.90 cm、_______ cm、5.70 cm、_______ cm。(2)弹簧的原长l0＝_______ cm。
(3)可以判断胡克定律_______(填“成立”或“不成立”)，判断依据是____________________________________________________________ ___________________________________________________。(4)弹簧的劲度系数k＝_______ N/m。(计算结果保留三位有效数字)
弹簧增加相同的弹力，伸长的长度(形变量)近似相等(或者连接四条纸带右上角得到一条直线，说明弹簧力与形变量成正比)　
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)由图(乙)可得橡皮筋的劲度系数k＝___________N/m，橡皮筋的原长l0＝_______m。(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)
(1)为了验证猜想，同学们设计了相应的实验(装置见图甲)。
e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3，比较k1、k2、k3并得出结论。(3)图乙是实验得到的图线，由此可以判断_____同学的猜想正确。