1、目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 第五课时 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 ( 对应学生用书第 26 页 ) 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 1 理解弹力与弹簧伸长量的关系的探究原理和方法 ， 并能独立完成实验操作 2 知道并会分析实验误差的产生原因 ， 以便进一步改进实验 3 熟练掌握列表法 、 图象法等分析实验数据的方法 探究弹力和弹簧伸长量间的函数关系 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 ( 对应学生用书第 26 27 页 ) 目标定位 实验详解 典例
2、研析 走向高考 课时训练 返回目录 一 、 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所挂钩码的重力大小相等 2 弹簧的长度可用刻度尺直接测出 ， 伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算 这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 二 、 实验器材 下面带挂钩的弹簧 、 刻度尺 、 铁架台 、 钩码若干 三 、 实验步骤 1 将弹簧不带挂钩的一端挂在铁架台上 ， 让其自然下垂 ， 用刻度尺测出弹簧未挂钩码时的长度 l0. 2 如图所示 ， 在弹簧的挂钩上挂上钩码 ， 待弹簧
3、稳定后 ， 记录下弹簧的总长度及钩码的总重 ， 填写在记录表格里 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 3 改变钩码的个数 ， 重复前面的实验过程 ， 再读出几组数据 ， 并将数据记录在表格里 . 1 2 3 4 5 6 7 钩码总重 G/N 弹簧总长度 l/cm 弹簧总伸长量 x/cm 4.弹簧的弹力等于钩码所受的重力 ， 根据测量数据以弹力 F为纵坐标 ， 以弹簧的总伸长量 x为横坐标 ， 用描点作图法描出各点 5 探索结论：按照 Fx图象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在这条曲线上 ， 但要注意使曲线两侧的点数大致相
4、同 尝试写出曲线所代表的函数关系 6 得出弹力 F和弹簧伸长量 x之间的定量关系 ， 解释函数表达式中常数的物理意义 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 在实验过程中 ， 刻度尺尽量靠近弹簧 ， 标出未挂钩码 、 挂钩码时的弹簧长度 ， 并记录钩码总重和弹簧伸长量 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 四 、 注意事项 1 每次所挂钩码的质量差尽量大一些 ， 以便使坐标上描的点尽可能稀疏 ， 这样作出的图线更精确 2 测弹簧长度时 ， 一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量 ， 读数时 ， 视线要水平 ，力求读数准确 ， 以免增大误差 3 实验中
5、 ， 要尽量多测几组数据 4 建坐标系时 ， 要选择合适标度 ， 以使所画曲线占据整个坐标纸 5 画图线时 ， 不一定要让所有点都正好在曲线上 ， 但应注意使曲线两侧的点数大致相同 ，偏离太远的点要舍弃 五 、 误差分析 1 弹簧长度测量不够准确 2 描点 、 画线不准确 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (对应学生用书第 27 28页 ) 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 对实验原理的考查 【 例 1】 如图 (甲 )所示为测定轻弹簧劲度系数的装置 ， 被测弹簧一端固定于 A点 ， 另一端 B用细绳绕过定滑轮挂钩码 ， 旁边竖直固定一最小刻
6、度为毫米的刻度尺 ， 当挂两个钩码时 ，绳上的定点 P对应的刻度如图 (乙 )中的虚线 ab所示 ， 再增加一个钩码后 ， P点对应的刻度如图 (乙 )中的虚线 cd所示 ， 已知每个钩码质量为 50 g， 重力加速度 g取 9.8 m/s2.则被测弹簧的劲度系数为 _ N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量为 _ cm. 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 答案： 70 2.1 解析： 由胡克定律：挂两个钩码时： F 1 k ( l 1 l 0 ) 2m g 挂三个钩码时： F 2 k ( l 2 l 0 ) 3m g 其中 l 0 、 l 1 、 l 2 分别指不挂钩码、
7、挂两个钩码、挂三个钩码时，定点 P 对应的刻度 综合 得： F F 2 F 1 k ( l 2 l 1 ) mg 劲度系数 k mgl 2 l 150 10 3 9. 8 N 31 . 80 31 . 10 10 2m 70 N / m 挂三个钩码时弹簧形变量 l l 2 l 0 3m gk3 50 10 3 9. 870m 0. 02 1 m 2 . 1 c m . 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 实验数据的处理 【 例 2】 某同学用如图 (甲 )所示装置做 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系 ” 的实验 他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 ， 然后在弹簧下
8、端挂上钩码 ， 并逐个增加钩码 ，测出指针所指的标尺刻度 ， 所得数据列表如下： (重力加速度 g取 9.8 m/s2) 钩码质量 m/ 102 g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 标尺刻度 x/ 10 2 m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (1)根据所测数据 ， 在如图 (乙 )所示坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度 x与钩码质量 m的关系曲线 (2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在 _范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡
9、克定律这种规格的弹簧的劲度系数为 _N/m. 思路点拨：根据实验提供的数据描点完成 xm图象结合图线的变化规律求解 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 解析： (1)根据表中数据描点 ， 按照各点的分布与走向 ， 作出一条平滑的曲线 ， 如图所示 (2)由关系曲线可以看出 ， 钩码质量在 0 500 g范围内 ， 图线近似为一条直线 ， 即满足弹簧的拉力和形变量成正比 (胡克定律 ) 当不挂钩码时 ， 弹簧的长度 l0 15 10 2 m 当钩码质量 m 500 g时 ， l35 10 2 m， 由 F mg kx得： 答案： (1)见解析 (2)0 500 g 24.
10、5 k mgl l 0 0 . 5 9 . 820 10 2 N /m 2 4 . 5 N / m. 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (1)描点画线的原则：大部分点在线上 ， 不在线上的点尽量均匀分布在线的两侧 所画线应是直线或光滑曲线 ， 而不能依据每一个点连成折线 (2)图线的斜率 、 图线与纵 、 横轴的交点应是分析问题时的关键点 (3)本题中实验图线的弯曲部分说明超出了弹簧的弹性限度 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 创新性实验 【 例 3】 (2010年福建龙岩模拟 )小明和小红同学对如图 (甲 )所示的自制 “ 橡皮筋测力计 ”
11、 进行标度 (均在橡皮筋的弹性范围内进行 ) (1)小明测量了不挂钩码和挂 1个钩码时的指针指在刻度尺上的位置分别为 5.00 cm和 5.60 cm，然后根据所学弹簧弹力的知识 ， 经过类比 ， 按弹簧测力计的刻度规律在刻度尺上依次进行了标度 ， 则小明应在刻度尺 _cm处标示挂 5个钩码的指针位置 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (2)小红分别测量了不挂钩码 、 挂 1个钩码 、 挂 2个钩码 指针在刻度尺上的位置 ， 并按实际测量进行标度 ， 其数据如下表： 挂钩码的个数 0 1 2 3 4 5 6 7 指针在刻度尺上 的位置 x(cm) 5.00 5.60
12、6.30 7.20 8.30 9.60 11.00 12.50 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 请在如图 (乙 )所示坐标系中画出指针在刻度尺上所指的刻度 x与所挂钩码个数的关系图象 (3)请你分析小明和小红的标度方法谁更科学 (说明理由 )： _ _. 解析： (1)由胡克定律知 ， 若挂 5个钩码 ， 橡皮筋形变量为 x 0.6 5 cm 3 cm.应标在 8 cm处 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (2)描点画图如图所示 (3)小红的做法更科学 ， 因为橡皮筋所受拉力与其伸长长度不成线性关系 ， 所以不能与弹簧进行类比 ， 要进行实
13、际测量 (其他相应合理说法也正确 ) 答案： (1)8.00 (2)、 (3)见解析 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 ( 对应学生用书第 28 页 ) 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (2010年福建理综 ， 19(2)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系 实验时 ， 将原长约 200 mm的橡皮筋上端固定 ， 在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码 (质量均为 20 g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量 当挂上 10只钩码后 ， 再逐一把钩码取下 ， 每取下一只钩码 ， 也记下对应的橡皮筋伸长量 根据测量数据 ， 作出增挂钩码和
14、减挂钩码时的橡皮筋伸长量 l与拉力 F关系的图象如图所示 从图象中可以得出 _D_.(填选项前的字母 ) 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 A 增挂钩码时 l与 F成正比 ， 而减挂钩码时 l与 F不成正比 B 当所挂钩码数相同时 ， 增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大 C 当所挂钩码数相同时 ， 增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等 D 增挂钩码时所挂钩码数过多 ， 导致橡皮筋超出弹性限度 解析： 题中图象为曲线 ， 不是正比例图线 ， 故 A错误； 由题中图象知 ， 当所挂钩码数相同时 ， 增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的小 ，故 B、 C错误
15、目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 本题考查了弹力大小和橡皮筋伸长量的关系 ， 试题难度为中档 正确理解实验的原理及图象中的信息是解题的关键 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 ( 对应学生用书第 220 页 ) 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 【 测控导航 】 考点 题号 1.实验原理的考查 1 2.实验中数据的处理及应用 2、 3 3.创新实验 4 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 1.某同学做 “ 探究弹力和弹簧伸长的关系 ” 的实验 ， 他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长 ， 用直尺测
16、出弹簧的原长 L0， 再把弹簧竖直悬挂起来 ， 挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度 L， 把 L L0作为弹簧的伸长量 x， 这样操作 ， 由于弹簧自身重力的影响 ， 最后画出的图象可能是图中的 _C_. 解析： 由于考虑弹簧自身重力的影响 ， 当不挂钩码时 ， 弹簧的伸长量 x0， 所以选 C. 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 2 如图 (甲 )所示 ， 一个弹簧一端固定在传感器上 ， 传感器与电脑相连 当对弹簧施加变化的作用力 (拉力或压力 )时 ， 在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象如图 (乙 )所示 则下列判断不正确的是 _A_. A 弹簧产
17、生的弹力和弹簧的长度成正比 B 弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比 C 该弹簧的劲度系数是 200 N/m D 该弹簧受到反向压力时 ， 劲度系数不变 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 3 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： 弹力 F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧伸长量 x/cm 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4 解析： 由题中 ( 乙 ) 图可知 F kx ，即弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比，不与弹簧长度成正比， A 错误 由 F kx 可知， B 说法正确；由 k Fx 200 . 1 N /m 2 0 0 N / m ， C 正确；Fx 图线的斜率对应弹簧的劲度系数，而 x 0 和 x 0 时的斜率相同， D 正确 故选 A. 目标定位 实验详解 典例研析 走向高考 课时训练 返回目录 (1)在如图所示的坐标纸上作出 Fx图象 (2)写出图线所代表的函数 (x用 m作单位 ) (3)解释函数表达式中常数的物理意义 解析： (1)将 x轴每一小格取为 1 cm， y轴每一小格取为 0.25 N， 将各点描到坐标纸上 ， 并连线 ， 如图所示 (2)由图象得 F 20x(N) (3)函数表达式中的常数表示使弹簧伸长 (或压缩 )1 m所需的拉力为 20 N. 答案： 见解析
