实验02　探究弹力和弹簧伸长的关系-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

3.0 envi 2025-03-17 15 4 367.56KB 11 页 3知币
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实验 02
　
探究弹力和弹簧伸长的关系
能力训练----研典题 导解法
训练点 1
　
教材原型实验的基本技能
典例 1　(2019·河北武邑中学期中)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在
　　　　
(选填“水平”或
“竖直”)方向.
(2)弹簧自然悬挂,待弹簧
　　　　
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,数据如下表所示:d
代表符号 L0LxL1L2L3L4L5L6
数值/ cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号为
　　　　
.由表可知所用刻度尺的分度值为
　　　　
.
(3)如图是该同学根据表中数据作的图象,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与
　　　　
(选填“L0”或“Lx”)
的差值.
(4)由图可知弹簧的劲度系数为
　　　　
N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为
　　　　
g(结果保留 2位有效
数字,重力加速度取 9.8 m/s2).
【答案】　(1)竖直
　
(2)稳定
　
L3
　
1 mm
　
(3)Lx
　
(4)4.9
　
10
【解析】 (1)弹簧受砝码盘和砝码竖直方向的拉力,所以用刻度尺测量弹簧的长度及长度的变化时,为减小
误差,弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向上;
(2)只有当弹簧稳定时,刻度尺读数才准确.题中数据 L3只保留了小数点后 1位,应与其他数据保持一致,保留 2
位,所以 L3记录不规范.数据小数点后的第一位为精确值,第二位为估读值,所以刻度尺的精度为 0.1 cm=1 mm,
即分度值为 1 mm.
(3)根据胡克定律可知,弹簧的弹力增加量 F=mg=kx,即m=
k
g
x,新增加砝码的质量 m应与引起的相应形变量 x
成正比,也与题给图象相符合,所以 x=L-Lx.
(4)在m-x图象中,图象的斜率为
k
g
=0.5,则弹簧的劲度系数 k=4.9 N/m.砝码盘的质量 m0满足 m0g=k(Lx-L0),代入
数据解得 m0=10 g.
训练点 2
　
实验的改进与创新
典例 2 (2019·广东珠海摸底)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”时,某同学把两根轻弹簧按如图 1所示连
接起来进行探究.
(1)某次测量结果如图 2所示,指针示数为
　　　　
cm.
(2)在弹性限度内,将50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端,每次稳定时得到指针 A、B的对应示数 LA和LB如表格所
示.用表中数据计算弹簧
Ⅰ
的劲度系数为
　　　　
N/m,弹簧
Ⅱ
的劲度系数为
　　　　
N/m(取g=10 m/s2,结果
均保留 3位有效数字).
钩码数 1234
LA/ cm 15.71 19.71 23.70 27.70
LB/ cm 29.96 35.76 41.55 47.34
【答案】　(1)16.00
　
(2)12.5
　
27.8
【解析】 (1)刻度尺读数时需估读,即读到最小刻度的下一位,所以指针的示数为 16.00 cm.
(2)由表格中的数据可知,当弹力的变化量 ΔF=0.5 N 时,弹簧
Ⅰ
形变量的变化量为 Δx=4.00 cm,根据胡克定律知
弹簧
Ⅰ
的劲度系数 k1=
Δ F
Δ x
=
0.5
0.04
N/m=12.5 N/m.
结合 A、B示数的变化可得,当弹力的变化量 ΔF=0.5 N 时,弹簧
Ⅱ
形变量的变化量 Δx'=5.80 cm-4.00 cm=1.80
cm,同理可得,弹簧
Ⅱ
的劲度系数 k2=
Δ F
Δ x '
=
N/m=27.8 N/m.
即时过关----练能力 学方法
1.(2019·海南卷)某同学利用图的装置测量轻弹簧的劲度系数.图中,光滑的细杆和直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,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个
砝码的质量均为 m=50.0 g).弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在直尺上读出.实验步骤如下:
①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;
②系统静止后,记录砝码的个数及指针的位置;
③逐次增加砝码个数,并重复步骤
②
(保持弹簧在弹性限度内);
④用n表示砝码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表格内.
回答下列问题:
(1) 根据下表的实验数据在图中补齐数据点并作出 l-n图象.
n12345
l/cm 10.48 10.96 11.45 11.95 12.40
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