2016届高三物理一轮复习 实验(一)探究弹力和弹簧伸长的关系

[命题报告·教师用书独具] 实验步骤及误差分析 实验数据处理 实验创新设计 1、2、6 3、4、5 7 1.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤的先后顺序，下列说法正确的是( )

①先测量原长，后竖直悬挂 ②先竖直悬挂，后测量原长 ③先后顺序对实验结果无影响 ④先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重

A．①③ C．②③

B．①④ D．②④

解析：由于弹簧自身有重力，悬挂时的长度大于水平放置时的长度，所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长．

答案：D

2．(2014年惠州高三调研)某同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”实验．他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列所示图线的哪一个( )

解析：由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，所以选C. 答案：C

3．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码，实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图标出．(g＝9.8 m/s2)

(1)作出m - l的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为________N/m.

解析：(1)画一条直线尽量通过较多的点，如图所示．

(2)在画出的图象上选取较远的两点，用于计算劲度系数．

m2g－m1g2.75－0.75×103×9.8

选(11.5,0.75)及(19.0,2.75)两点，有k＝＝ N/m＝0.261 －

x2－x119.0－11.5×102－

N/m.

答案：(1)图见解析 (2)0.261(在0.248～0.262之间均可)

4．(2014年阜阳调研)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．

(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．

(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.

(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x＝________________cm.

解析：图线在横轴上的截距等于弹簧的原长x0＝4.00 cm，图线斜率等于弹簧的劲度系数k＝50 N/m.把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数为3.0 N时，弹簧伸长Δx＝6 cm.该弹簧的长度x＝x0＋Δx＝10 cm.

答案：(1)竖直 (2)4.00 50 (3)10

5．利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验．所用的钩码每只的质量为30 g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，取g＝10 m/s2)

记录数据组 钩码总质量/g 弹簧总长/cm 1 0 6.00 2 30 7.11 3 60 8.20 4 90 9.31 5 120 10.40 6 150 11.52 (1)在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线．

(2)由图线求得该弹簧的劲度系数k＝________N/m.(保留两位有效数字) 解析：(1)弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图线如图所示．

(2)弹簧的劲度系数k等于F - x关系图线的斜率． ΔF

故k＝＝27 N/m.

Δx答案：(1)图见解析 (2)27

6．为了探索弹力和弹簧伸长的关系，某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示图像．

(1)从图象上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为__________________________________________．

(2)这两根弹簧的劲度系数分别为________N/m和________N/m；若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选弹簧________．

(3)从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议． 建议：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(1)在弹性范围内弹簧的弹力与形变量成正比，超过弹簧的弹性范围，则此规律不成立，所以所给的图象上端成为曲线，是因为形变量超过弹簧的弹性限度．

(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为： F甲4k甲＝＝－ N/m＝66.7 N/m

Δx甲6×102F乙8k乙＝＝－ N/m＝200 N/m.

Δx乙4×102要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选用一定的外力作用时，弹簧的形变量大的，故选甲弹簧．

(3)建议：实验中钩码不能挂太多，控制在弹性限度内．

答案：(1)形变量超过弹簧的弹性限度 (2)66.7 200 甲 (3)见解析

7．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝30.0 cm且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下端位于筒内)，如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F - l图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k＝________N/m，弹簧的原长l0＝________.

解析：根据胡克定律F与l的关系式为：F＝k(l＋h－l0)＝kl＋k(h－l0)，从图象中得到直线的斜率为2 N/cm，截距为20 N，故弹簧的劲度系数为k＝2 N/cm＝200 N/m，由k(h－l0)＝20 N，于是l0＝20 cm.

答案：200 20 cm