第14讲 探究弹簧弹力与形变量的关系 试卷及答案.docx

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1、第14讲探究弹簧弹力与形变量的关系温故知新（初中一、弹簧测力计的构成及原理:弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。它是利用一下原理制成的：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长。（弹簧伸长长度跟所受拉力成正比）二、弹簧测力计的使用：（1）观察在自然状态下指针是否指在。刻度线上（2）检查测力器是否被卡住，拉一下弹簧挂钩看看是否灵活（3）将物体挂在弹簧测力计上，使测力计力的作用线与弹簧伸缩方向在同一直线（否则会导致测量不准确）,待指针稳定后读数。【初高中变化】初中物理主要讲了弹簧测力计的原理及使用，在初中实验中也定性的说明了弹簧拉力大小与弹簧伸长量之间的关系。但高

2、中物理主要是探究弹簧弹力和形变量的关系，用到的实验原理上是相似的，但是实验过程中的实验方法以及实验数据的处理是不同的，同时高中物理更加注重实验误差的分析。一、实验目的1 .探究弹簧弹力与形变量的关系。2 .学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。二、实验原理1 .如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。23 .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。三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。四、实验步骤1 .按实验原理图安装实验装置，记

3、下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度Zoo2 .在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。3 .增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，/表示弹簧的总长度，X=1/表示弹簧的伸长量。1234567F/N0UCmx/cm0五、数据处理1 .以弹力下（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量X为横坐标，用描点法作图。连接各点,得出弹力/随弹簧伸长量X变化的图线，如图所示。2 .以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据尸一X图线的斜率求解，即Z=及。六、误差分析1 .由于弹簧原长及伸

4、长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差。2 .由于弹簧自身重力的影响造成误差，当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样在作图线时，图线在4轴有一截距。3 .描点、作图不准确也会引起误差，所以每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标纸上描的点尽可能分散，这样作出的图线更精确。【例】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。为完成实验，还需要的实验器材有：实验中需要测量的物理量有：;图乙是弹簧弹力产与弹簧伸长量X的RX图线，由此可求出弹簧的劲度系数为N/m；为完成该实验，设计的实验步骤如下：A.以弹簧伸长量为横坐

5、标，以弹力为纵坐标，描出各组（X,尸）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度/o;C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个.钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E,以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F.解释函数表达式中常数的物理意义;G.整理仪器。1 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:2 .某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系，弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为

6、；弹簧下端挂上祛码盘时，长度记为1x;在祛码盘中每次增加Iog祛码，弹簧长度依次记为1至小，数据如表；代表符号1o1X111z乙314上516数值(Cm)25.3527.3529.3431.3133.4035.3537.4039.30w(10-5kg)如图所示是该同学根据表中数据作的图,纵轴是祛码的质量,横轴是弹簧长度与的差值（域或）由图可知弹簧的劲度系数为N/m：通过图和表可知彼码盘的质量为g（结果保留两位有效数字，重力加速度取IOm/S?）.3 .如图甲所示，在研究弹力和弹簧伸长量的关系时，把弹簧上端固定在横梁上，下端悬吊不同重力的跌码,用刻度尺测量弹簧的长度，把弹簧的伸长At和弹簧弹力尸

7、的关系在尸一At坐标系中描点如图乙所示.从坐标系中的实验数据可知，该弹簧的劲度系数是（精确到两位有效数字）.（2）关于实验注意事项，以下哪项是没有必要的？（填入字母序号）.A.悬吊祛码后，在硅码静止后再读数B.弹簧的受力不超过它的弹性限度C.尽量减小弹簧和横梁之间的摩擦.某同学利用如图甲所示装置“探究弹簧弹力大小与其长度的关系的实验.某次在弹簧下端挂上钩码后，弹簧下端处的指针在刻度尺上的指示情况如图乙所示，此时刻度尺的读数根据实验数据在图丙的坐标纸上已描出了多次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧长度X之间的函数关系点，请作出F-X图线.根据所作出的图线，可得该弹簧的劲度系数k=Nm.（保留两位有效

8、数字）4 .图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度X及拉力大小尸（从电脑中直接读出）。所得数据记录在下列表格中：拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度X1Cm57.0258.0159.0060.0061.0362.0047N（1）从图乙读出刻度尺上的刻度值为cm；（2）根据所测数据，在图丙坐标纸上作出产与X的关系图像；cmo（均保留三位有（3）由图像求出该弹簧的劲度系数为N/m、弹簧的原长为.效数字）.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.图甲是不挂钩码时弹

9、簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm,图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量/为cm;本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是;（填选项前的字母）A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B,随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量/与弹力尸的关系图线，图线的Ae段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是.在“探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，某同学采用的实验装置如下图所示，弹簧弹力的大小等于所挂钩码的重力大小。实验时先测出不挂钩码

10、时弹簧的自然长度再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度1,总共获得了6组实验数据。（1）该同学把6组数据对应的点标在图像中，请你根据这些数据点作出/一A图线：（2）由此图线可以得出该弹簧的自然长度1o=cm,劲度系数&=N/m（计算结果保留两位有效数字）；（3）该同学实验时把弹簧水平放置，与弹簧竖直悬挂相比较：优点是缺点是.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验。(1)实验中还需要的测量工具有：如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量如横轴是弹簧的形变量-由图可知：图线不通过原点的原因是由于；弹簧的劲度系

11、数k=N/m。计算结果保留2位有效数字，重力加速度g=9.8ms2如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧。和乩画出弹簧弹力尸与弹簧长度1的A1图象，下列正确的是A.。的原长比b的长B.。的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比的小D.弹力与弹簧长度成正比8.用如图甲所示的装置来探究胡克定律。轻质弹簧的左端与固定在墙上的拉力传感器连接，在右端水平拉力尸的作用下从原长开始沿水平方向缓慢伸长,弹簧与水平面不接触,通过刻度尺可以读出弹簧的伸长量X，通过拉力传感器可以读出F,多次测量尸、X做出广X图像如图乙所示，回答下列问题：OIiiiiIiiii2345678910IIIIh油III1h油III1IHI1II

12、I1Ih1而IhII1I11IIh油IIIIh油IiIIh1油IIIh1iI1拉力传感器甲(1)当弹力增大，图像变弯曲，原因是（2）弹簧的劲度系数为；（3）当弹簧做变速运动时，拉力传感器的示数为什么还能表示水平拉力户的大小？说明理由（4）弹簧的伸长量分别为X2和M时，拉力传感器的示数之差为。第14讲探究弹簧弹力与形变量的关系温故如新（初中）一、弹簧测力计的构成及原理：弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。它是利用一下原理制成的：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长。（弹簧伸长长度跟所受拉力成正比）二、弹簧测力计的使用:（I）观察在自然状态下指针是否指在O刻度

13、线上（2）检查测力器是否被卡住，拉一下弹簧挂钩看看是否灵活（3）将物体挂在弹簧测力计上，使测力计力的作用线与弹簧伸缩方向在同一直线（否则会导致测量不准确），待指针稳定后读数。新知挑板（高中【初高中变化】初中物理主要讲了弹簧测力计的原理及使用，在初中实验中也定性的说明了弹簧拉力大小与弹簧伸长量之间的关系。但高中物理主要是探究弹簧弹力和形变量的关系，用到的实验原理上是相似的，但是实验过程中的实验方法以及实验数据的处理是不同的，同时高中物理更加注重实验误差的分析。一、实验目的1 .探究弹簧弹力与形变量的关系。2 .学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。二、实验原理1如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时

14、弹簧会伸长，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。三、实验罂材铁架台、弹簧、亳米刻度尺、钩码若干、坐标纸。四、实验步骤1 .按实验原理图安装实验装置，记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度/。2 .在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。3 .增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以尸表示弹力，/表示弹簧的总长度，x=-o表示弹簧的伸长量。1234567FN0/cmx/cm0五、数据处理1以弹力尸（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量X为横坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力尸随弹簧伸长量X变化的图线，如图所示。4 .以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据尸一X图线的斜率求解，即A=素;。六、误差分析1 .由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差。2 .由于弹簧自身重力的影响造成误差，当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样在作图线时，图线在X轴有一截距。3 .描点、作图不准确也会引起误差，所以每次所挂钩码的质量差适当大