探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系命題報告·教師用書獨(dú)具實(shí)驗(yàn)步驟及誤差分析1、5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理2、6、7實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計3、4、51.在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中關(guān)于操作步驟的先后順序，下列說法正確的是()A先測量原長，后豎直懸掛B先豎直懸掛，后測量原長C先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果無影響D先后順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重解析：由于彈簧自身有重力，懸掛時的長度大于水平放置時的長度，所以測量其豎直懸掛時的長度為彈簧原長答案：BD2(2013年廈門模擬)如圖甲所示，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)生的彈力的關(guān)系圖象(如圖乙)則下列判斷正確的是()A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈簧長度的增加量與對應(yīng)的彈力增加量成正比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：BCD3用如圖甲所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù)，被測彈簧一端固定于A點(diǎn)，另一端B用細(xì)繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為 mm 的刻度尺，當(dāng)掛兩個鉤碼時，繩上一定點(diǎn)P對應(yīng)刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點(diǎn)對應(yīng)刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個鉤碼質(zhì)量為50 g，重力加速度g9.8 m/s2，則被測彈簧的勁度系數(shù)為_N/m.掛三個鉤碼時彈簧的形變量_cm.解析：對鉤碼進(jìn)行受力分析，根據(jù)平衡條件，得mgkxk N/m70 N/m掛三個鉤碼時，可列方程(mmm)gkxx m21×103 m2.10 cm答案：702.10417世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就是著名的胡克定律，受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長量與拉力的關(guān)系”的探究過程如下：A有同學(xué)認(rèn)為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長量與拉力成正比，與截面半徑成反比B他們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成的不同長度、不同半徑的線材”作為研究對象，用測距儀、傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)C通過實(shí)驗(yàn)取得如下數(shù)據(jù)： 長度拉力直徑伸長量250 N500 N750 N 1 000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mmD.同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后，對他們的假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充完善(1)上述科學(xué)探究活動中，屬于“制定計劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_.(2)請根據(jù)上述過程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯誤或不足，請給予修正：_.解析：(1)確定研究對象，選取實(shí)驗(yàn)器材屬“制定計劃”，故B屬于“制定計劃”；實(shí)驗(yàn)過程，測量數(shù)據(jù)屬“搜集證據(jù)”，此過程對應(yīng)C.研究伸長量x與拉力F、長度L、直徑D的關(guān)系時，采用控制變量法，比如長度、直徑不變，再研究伸長量與力的關(guān)系，這種方法稱為控制變量法這是物理實(shí)驗(yàn)中的一個重要研究方法(2)他們的假設(shè)不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬絲的伸長量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬絲的長度成正比答案：(1)BC(2)見解析5.在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示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(yàn)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(1)有一個同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在圖中的坐標(biāo)圖中，請作出FL圖線(2)由此圖線可得出該彈簧的原長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(yàn)情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù))(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)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)用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來，如圖所示：(2)彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L05×102 m5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k20 N/m.(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表：次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/×102m(4)優(yōu)點(diǎn)是：避免彈簧自身所受重力對實(shí)驗(yàn)的影響；缺點(diǎn)是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差答案：(1)見解析圖(2)520(3)(4)見解析6(2012年高考廣東理綜)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”)彈簧自然懸掛，待彈簧_時，長度記為L0，彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據(jù)如下表所示：代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_由表可知所用刻度尺的最小長度為_如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(填“L0或Lx”)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖象可知砝碼盤的質(zhì)量為_g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8 m/s2)解析：彈簧的軸線必須沿重力方向，所以應(yīng)沿豎直方向由于表中測量值已經(jīng)估讀到0.1 mm，L3數(shù)據(jù)記錄不規(guī)范，刻度尺的最小刻度應(yīng)是1 mm.因?yàn)閙0gk(LxL0)，nmgm0gk(LnL0)，整理得nmgk(LnLx)，所以橫軸應(yīng)為彈簧長度與Lx的差值從上式可以看出圖象的斜率表示k的大小，即k4.9 N/m，m01.0×102 kg10 g.答案：豎直靜止L31 mmLx4.9107某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k，做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小分度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上當(dāng)彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0，彈簧下端掛一個50 g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個50 g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個50 g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.(1)下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是_和_測量記錄表：代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)實(shí)驗(yàn)中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中(3)為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm.請你給出第四個差值：d4_cm.(4)根據(jù)以上差值，可以求出每增加50 g鉤碼的彈簧平均伸長量L.L用d1、d2、d3、d4表示的式子為：L_，代入數(shù)據(jù)解得L_cm.(5)計算彈簧的勁度系數(shù)k_N/m(g取9.8 m/s2)解析：(1)通過對6個值的分析可知記錄有誤的是L5、L6，與其他數(shù)據(jù)相比，缺少估讀數(shù)字，不符合物理記錄數(shù)據(jù)的要求(2)用最小刻度是毫米的刻度尺測量時，正確讀數(shù)并記錄到毫米的下一位，即L36.85 cm，L714.05 cm.(3)利用逐差法并結(jié)合已求差值可知第四個差值為：d4L7L314.05 cm6.85 cm7.20 cm.(4)每增加50 g鉤碼，彈簧平均伸長量L，則L cm1.75 cm.(5)根據(jù)胡克定律可知Fk·L又Fmg所以k N/m28 N/m.答案：(1)L5L6(2)6.85(6.846.86)14.05(14.0414.06)(3)L7L37.20(7.187.22)(4)1.75(5)28