高考物理专题07 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系（含解析）试题VIP免费

专题07实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、基本实验要求1．实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。2．实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。3．实验步骤（1）安装实验仪器（见实验原理图）（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作记录，要尽可能多测几组数据。（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。（4）按照在图中所绘点的分布与走向，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同。（5）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。二、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填入设计好的表格之中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的。（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）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。（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。5．作图的规则：（1）要在坐标轴上标明轴名、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。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________方向（填“水平”或“竖直”）。（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10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表。代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30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最小分度为________。（3）图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”）。（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。（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）【参考答案】（1）竖直（2）静止L31mm（3）Lx（4）4.910【详细解析】（1）为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。（2）弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1mm。（3）由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x=L–Lx。（4）由图知mg=k(L–Lx)，即mg=kx，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数k=ΔΔmgx=4.9N/m，同理砝码盘的质量0()xkLLmg=0.01kg=10g。1．下列关于“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”实验的说法正确的是A．实验中弹力F的具体数值...