- 2021-04-15 发布 |
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文档介绍
高一物理寒假作业第07天实验:探究弹力和弹簧伸长的关系新人教版
真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第 7 天 实验:探究弹力和弹簧伸长的关系 考纲要求:II 难易程度:★★★☆☆ 某同学在做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验中,设计了如图所示的实验装置。他先测出 不挂钩码时弹簧的自然长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度, 将数据填在下面的表中。(弹簧始终在弹性限度内) 测量次序 弹簧弹力大小 弹簧总长 ( )如图的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小 跟弹簧总长 之间的函数 关系点,请把第 、 次测量的数据对应的点描出来,并作 图线。 ( )图线跟 坐标轴交点的物理意义是______________________________。 ( )该弹簧的劲度系数 __________ 。(保留两位有效数字) 【参考答案】(1)如图所示 (2)弹簧原长 (3)43 【试题解析】(1)根据实验数据在坐标纸上描出的点,基本上在同一条直线上,可以判定 F 和 L 间是一次函数关系。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 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 均匀地分布在直线两侧: (2)图线跟坐标轴交点,表示弹力为零时弹簧的长度,即为弹簧的原长,所以图线跟坐标 轴交点的物理意义是弹簧的原长。 (3)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比,由 ,可得 k =43 N/m。 【知识补给】 规律方法总结 1.实验数据处理方法 (1)列表法 将测得的 F、x 数据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)图象法 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。 (3)函数法 弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 F=kx 的关系。 2.注意事项 (1)不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过 弹簧的弹性限度。 (2)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。 (3)弹簧的原长:弹簧悬挂后的长度才能算是弹簧的原长,由于弹簧自身重力的影响,悬 挂的弹簧比水平放置的弹簧长一些。 (3)观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所 作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 (4)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。 3.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。 4.用图象法处理实验数据 图象法是一种重要的实验数据处理方法。图象具有既能描述物理规律,又能直观地反映物理 过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点。当前高考试题对数据处理、结果分 析考查的频率较高。 作图的规则: (1)要在坐标轴上标明坐标轴代表的物理量、单位,恰当地选取纵轴、横轴的标度,并根 据数据特点正确确定坐标起点,使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸。若弹簧原长较长, 则横坐标起点可以不从零开始选择。 (2)作图线时,尽可能使直线通过较多所描的点,不在直线上的点也要尽可能对称分布在 直线的两侧(若有个别点偏离太远,则是因偶然误差太大所致,应舍去)。 (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义,注意分析图象的斜率、截距的意义,要理解斜率 和截距的意义可以解决什么问题。 如图所示,将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖 直放在弹簧一侧,刻度尺的 0 刻线与弹簧上端对齐,使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。 当弹簧下端挂一个 50 g 的砝码时,指针示数为 L1=3.40 cm,当弹簧下端挂两个 50 g 的砝 码时,指针示数为 L2=5.10 cm。g 取 9.8 m/s2。由此可知 A.由于弹簧的原长未知,无法算出弹簧的劲度系数 B.弹簧的劲度系数是 28 N/m C.仅由题给数据无法获得弹簧的原长 D.弹簧的原长是 1.70 cm 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧 a 和 b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是 A.a 的原长比 b 的长 B.a 的劲度系数比 b 的大 C.a 的劲度系数比 b 的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比 某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹 簧上端平齐,在弹簧下端挂 个钩码,静止时弹簧长度为 ,如图 所示,图 是此时固定 在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是 毫米)上位置的放大图,示数 __________ 。在弹簧下端分别挂 个、 个、 个、 个相同钩码,静止时弹簧长度分别是 、 、 、 。已知每个钩码质量是 50 g,挂 个钩码时,弹簧弹力 __________ (当地 重力加速度 )。要得到弹簧伸长量 ,还需要测量的是__________。作出 图象,得到弹力与弹簧伸长量的关系。 为了探究弹簧弹力 F 和弹簧伸长量 x 的关系,某同学选了 A、B 两根规格不同的弹簧进 行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,从图象上看,该同学没能完全按实验要求做, 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 使图象上端成为曲线,图象上端成为曲线的原因是______________________________。弹簧 A 的劲度系数为__________N/m(答案保留一位小数)。若要制作一个精确度较高的弹簧秤, 应选弹簧__________(填“A”或“B”)。 某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧竖直悬挂于某一 深度为 h=24 cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内,但测力 计可以同弹簧的下端接触),如图甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端 弹簧的长度 l,现要测出弹簧的原长 l0 和弹簧的劲度系数,该同学通过改变 l 而测出对应的 弹力 F,作出 F-l 变化的图线如图乙所示,则弹簧的劲度系数为________N/m,弹簧的原长 l0=_______cm。 某同学“探究弹力与弹簧伸长量的关系”,步骤如下: (1)弹簧自然悬挂,待弹簧静止时,长度记为 L0;弹簧下端挂上砝码盘时,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: 由表可知所用刻度尺的最小分度为____。 (2)如图所示是该同学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”或“Lx”)。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 (3)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)。 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,实验装置如图。所用的每个钩码的重力 相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度 ,再将 5 个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度 L。(实验时弹簧没有超出弹性 限度) (1)某同学通过以上实验测量后把 6 组数据描点在坐标图中,请作出 F–L 图线。 (2)由图线可得出该弹簧的原长 =________cm,弹簧的劲度系数 k=_____ 。(答案 只取整数部分) 【参考答案】 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 7 25.85 0.98 弹簧原长 由图 2 可知,指针在刻度线 和 之间,估读一位,得到结果 ;弹簧的 弹力与挂钩的重力平衡,两个挂钩的重力是 ,所以弹簧的弹力也是 ;弹簧的 伸长量等于弹簧拉伸时的长度与弹簧原长之差,所以还需要测量出弹簧原长才能得到弹簧的 伸长量。 超出了弹性限度 33.3 A 向上弯曲的原因是超出了弹性限度,注意该图象中纵坐标为伸长量,横坐标为拉力,斜率的 倒数为劲度系数,由此可求出 ,由于 A 的劲度系数 小,因此其精度高。 【点睛】根据胡克定律结合数学知识即可正确解答,注意当弹簧弹力超过弹性限度后,不再 满足胡克定律。 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 8 (1)如图所示 (2)5 40 【解析】(1)图象如图所示。 ( 2 ) 由 图 线 可 得 出 该 弹 簧 的 原 长 = 5 c m , 弹 簧 的 劲 度 系 数 : 。查看更多