第4講實(shí)驗二探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 注意事項1不要超過彈性限度：實(shí)驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度2盡量多測幾組：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)3觀察所描點(diǎn)的走向：本實(shí)驗是探究性實(shí)驗，實(shí)驗前并不知道其規(guī)律，所以描點(diǎn)以后所作的曲線是試探性的，只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點(diǎn)4統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位誤差分析1鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長度測量不準(zhǔn)確帶來誤差2畫圖時描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會帶來誤差.實(shí)驗中應(yīng)注意的問題【例1】 (1)在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗中，以下說法正確的是()A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把LL0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是()解析本題主要考查使用彈簧時應(yīng)注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系(1)本實(shí)驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目，以改變對彈簧的拉力，來探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，所以選A、B.(2)考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x>0，所以選C.答案(1)AB(2)C考查實(shí)驗操作過程及數(shù)據(jù)處理【例2】 以下是一位同學(xué)做“彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(1)下列的實(shí)驗步驟是這位同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請你幫這位同學(xué)按操作的先后順序，用字母排列出來是_A以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連結(jié)起來B記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L0C將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺D依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義(2)這位同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)在圖241中坐標(biāo)上已描出：圖241在圖中的坐標(biāo)上作出Fx圖線寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x用cm作單位)：_.解析(1)本題考查探究彈簧彈力與形變關(guān)系的實(shí)驗，意在考查考生對實(shí)驗步驟的識記、實(shí)驗數(shù)據(jù)的處理方法、分析歸納能力根據(jù)實(shí)驗先后順序可知，實(shí)驗步驟排列為CBDAEF.(2)由圖象可得k0.43 N/cm，所以F0.43x(N)答案(1)CBDAEF(2)如圖所示F0.43x(N)【例3】 在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗中，實(shí)驗裝置如圖242.所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力實(shí)驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度圖242(1)有一個同學(xué)通過以上實(shí)驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在如坐標(biāo)圖243中，請作出FL圖線圖243(2)由此圖線可得出的結(jié)論是_該彈簧的原長為L0_cm，勁度系數(shù)k_N/m.(3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實(shí)驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗測得的具體數(shù)據(jù))(4)該同學(xué)實(shí)驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較優(yōu)點(diǎn)在于：_；缺點(diǎn)在于：_.解析(1)如圖(2)在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長量成正比1025(3)如下表次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/(×102 m)(4)避免彈簧自身所受重力對實(shí)驗的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗的誤差答案見解析1在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗中，有如下一些步驟A在彈簧下端掛上一個鉤碼，觀察指針?biāo)肝恢茫瑴y出彈簧的伸長量x1B將彈簧固定懸掛在金屬橫桿上，將刻度尺豎直固定在彈簧旁，觀察彈簧指針?biāo)肝恢?，并記下該位置C在坐標(biāo)紙上建立平面直角坐標(biāo)系，以F為縱坐標(biāo)、x為橫坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)，選定兩坐標(biāo)軸適當(dāng)?shù)臉?biāo)度D將各組實(shí)驗數(shù)據(jù)在平面坐標(biāo)上進(jìn)行描點(diǎn)，觀察點(diǎn)的分布與走勢，用平滑曲線作出反映F和x對應(yīng)規(guī)律的圖象E將鐵架臺放在水平實(shí)驗桌上，將金屬橫桿水平固定在鐵架臺上F給彈簧下端掛上兩個鉤碼、三個鉤碼，分別觀察指針?biāo)傅奈恢茫瑴y出對應(yīng)的伸長量x2、x3G根據(jù)圖象和數(shù)據(jù)做出結(jié)論并整理儀器實(shí)驗中合理實(shí)驗步驟排序為()AEBAFCDG BEBAFDCGCEBFCADG DEAFBCDG答案A2(2020·臨沂質(zhì)檢)如圖244甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象，如圖244乙所示則下列判斷不正確的是()圖244A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈力增加量與對應(yīng)的彈簧長度的增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變解析由題圖乙知，F(xiàn)x是一個過原點(diǎn)的直線，k N/m200 N/m，可知A錯，B、C、D正確答案A3(2020·安徽卷，21(1)為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼實(shí)驗測出了砝碼質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對應(yīng)點(diǎn)已在圖245中標(biāo)出(g9.8 m/s2)圖245(1)作出ml的關(guān)系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為_N/m.答案(1)如圖所示(2)0.259(0.2480.262)4如圖246(a)所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗圖246(1)為完成實(shí)驗，還需要的實(shí)驗器材有_；(2)實(shí)驗中需要測量(記錄)的物理量有_；(3)圖246(b)是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_ N/m.圖線不過原點(diǎn)的原因是_解析該實(shí)驗探究的是彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系，故還需要測量長度的儀器即刻度尺彈簧彈力由二力平衡得到：Fnmg，需要記錄懸掛鉤碼個數(shù)；形變量為xll0，故需要測量彈簧原長和彈力(外力)對應(yīng)的彈簧長度Fx圖線的斜率表示勁度系數(shù)k200 N/m，圖線不過原點(diǎn)是由彈簧自身重力引起的答案(1)刻度尺(2)彈簧的原長、懸掛鉤碼個數(shù)以及與彈力(外力)對應(yīng)的彈簧長度(3)200彈簧自身有重力5某同學(xué)在做探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的實(shí)驗中，設(shè)計了圖247所示的實(shí)驗裝置他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應(yīng)的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在下面的表中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))測量次序123456彈簧彈力大小F/N00.490.981.471.962.45彈簧總長x/cm67.168.349.4810.8511.75圖247圖248(1)根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)在圖248的坐標(biāo)紙上已描出了前四次測量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長x之間的函數(shù)關(guān)系點(diǎn)，請把第5、6次測量的數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)描出來，并作出Fx圖線(2)圖線跟x坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義是_(3)該彈簧的勁度系數(shù)k_.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)圖線如右圖所示(2)彈簧的原長(3)42 N/m