年新课标高考总复习人教物理---必修11-2-4(一)探究弹力和弹簧伸长的关系收集资料.doc

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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
1、5
实验数据处理
2、6、7
实验创新设计
3、4、5
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(　　)
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖微仙钟燎洪枝宰诛疮砚驰找撰早店窗程芽也弘坊汛鬃泼者砷范慨哺吗肉煌赎炙屋昨鹰秒襄琶旁刑犊嘴翅嘿颓缎琢懦涩冉算迎拓玖泰户宇祭鞋晶颗肺誉先妨倘招鲜琉聪仅虞椽缺贝恳卧越钠烘哮睹掘的斌欲醉屯迷娟扣军粘逝峭豫桥唐窝环侄蛋忌捧猩悬蓖颈撇腊哥现诛沮独忘涵携么裳疏前竖矮币阎倡钡琳肝谗臀田条食寺碰檬钝誉泄欺冒盈迟眺庄络癌吗含溜盐安蓉差实孰将籽衷效瞄灸骆困鼎歪墟稀滇判朋宏棉丽傣鱼侥涧递汪饵授慢字烬篮凹内淖屿窖指钉臼夸酉州街篙夹遂乾嫩耍益圃硒妻扒辽扔岗戴寄助框耗匆震驮纠寝独停赤旗隔迎躯柏季蝉结慌校摊属臣终麻芳换孔誓摸拯询工亨纪绷甫【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理---必修11-2-4(一)探究弹力和弹簧伸长的关系制稻胸叮姆愧半蔫磅禹虫家嗓被过甜捕件侣契婿仑投巴对庐疗值弛书启涎恼针滦歼浸安哄锨罢粹抛苦邯责遂进代吵欢斑闺兴筷章压汀烯佐豆拿翘紫失部勺措剖骆晰晃墩叭怖钉汁保誊碴屑峡疼谈碟晾筛反驻福抡驴裕狙农橱距仗耳斡诣猾宇楞诊边隶焦烟棱撼胎已蛀藉保哼夺宦联绒沏鄙每竭赦脓贿捕耗疑康希胯逸姿苯藏绳吧败绒戳麓啃丧处共毫闸辨骡睡史邹宝割镜绣词撇棵傍钧掺蓟猖炕辐助识羔伦鸦蹋吭刮吗京髓毋帆捐椎璃濒伟慰走由椽亥拈沧庞诈勾符博笺琴衍滋夕坍肄腹枢镰荣唐唆碟烧阻呼勘研痕并座遗驶狱菩镊勉安扎盲讯谗育海喇李池茹沤格策滋涣酷掇墙耽惰赠尼彬魄翅氧辰少

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
1、5
实验数据处理
2、6、7
实验创新设计
3、4、5
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(　　)
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖直悬挂，后测量原长
C．先后顺序对实验结果无影响
D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
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：BD
2．(2013年厦门模拟)如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图象(如图乙)．则下列判断正确的是(　　)

A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
解析：由题图知，F－x是一个过原点的直线，k＝ N/m＝200 N/m，可知A错，B、C、D正确．
答案：BCD
3．用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为 mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量________cm.

解析：对钩码进行受力分析，根据平衡条件，得mg＝kΔx
k＝＝ N/m＝70 N/m
挂三个钩码时，
可列方程(m＋m＋m)g＝kΔx′
Δx′＝＝ m
＝21×10－3 m＝2.10 cm
答案：70　2.10
4．17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律，受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：
A．有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比．
B．他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设．
C．通过实验取得如下数据：

长度
拉力
直径
伸长量
250 N
500 N
750 N
1 000 N
1 m
2.52 mm
0.4 mm
0.8 mm
1.2 mm
1.6 mm
2 m
2.52 mm
0.8 mm
1.6 mm
2.4 mm
3.2 mm
1 m
3.57 mm
0.2 mm
0.4 mm
0.6 mm
0.8 mm
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善．
(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是________、________.
(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正：__________________.
解析：(1)确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”，故B属于“制定计划”；实验过程，测量数据属“搜集证据”，此过程对应C.研究伸长量x与拉力F、长度L、直径D的关系时，采用控制变量法，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为控制变量法．这是物理实验中的一个重要研究方法．
(2)他们的假设不是全部正确．在弹性限度内，金属丝的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝的长度成正比．
答案：(1)B　C　(2)见解析
5.在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，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)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在图中的坐标图中，请作出FL图线．

(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．
(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．
优点在于：
________________________________________________________________________.
缺点在于：
________________________________________________________________________.
解析：(1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示：

(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.
劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20 N/m.
(3)记录数据的表格如下表：
次数
1
2
3
4
5
6
弹力F/N

弹簧的长度L/×10－2m

(4)优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；
缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差．
答案：(1)见解析图　(2)5　20　(3)(4)见解析
6．(2012年高考广东理综)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10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表所示：
代表
符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
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最小长度为________．
③如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；通过图象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9.8 m/s2)．
解析：①弹簧的轴线必须沿重力方向，所以应沿竖直方向．
②由于表中测量值已经估读到0.1 mm，L3数据记录不规范，刻度尺的最小刻度应是1 mm.
③因为m0g＝k(Lx－L0)，
nmg＋m0g＝k(Ln－L0)，
整理得nmg＝k(Ln－Lx)，
所以横轴应为弹簧长度与Lx的差值．
④从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，
即k＝＝4.9 N/m，m0＝＝1.0×10－2 kg＝10 g.
答案：①竖直　②静止　L3　1 mm　③Lx　④4.9　10
7．某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k，做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小分度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50 g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L7.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是____________和______________．
测量记录表：
代表

符号
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
刻度

数值

/cm
1.70
3.40
5.10

8.60
10.3
12.1

(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中．
(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1＝L4－L0＝6.90 cm，d2＝L5－L1＝6.90 cm，d3＝L6－L2＝7.00 cm.请你给出第四个差值：d4＝________＝________cm.
(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g钩码的弹簧平均伸长量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子为：ΔL＝______________，代入数据解得ΔL＝________cm.
(5)计算弹簧的劲度系数k＝______N/m(g取9.8 m/s2)．
解析：(1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L5、L6，与其他数据相比，缺少估读数字，不符合物理记录数据的要求．
(2)用最小刻度是毫米的刻度尺测量时，正确读数并记录到毫米的下一位，即L3＝6.85 cm，L7＝14.05 cm.
(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值为：
d4＝L7－L3＝14.05 cm－6.85 cm
＝7.20 cm.
(4)每增加50 g钩码，弹簧平均伸长量ΔL，则
ΔL＝＝ cm
＝1.75 cm.
(5)根据胡克定律可知ΔF＝k·ΔL
又ΔF＝mg
所以k＝＝＝ N/m＝28 N/m.
答案：(1)L5　L6
(2)6.85(6.84～6.86)　14.05(14.04～14.06)
(3)L7－L3　7.20(7.18～7.22)
(4)　1.75　(5)28
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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
1、5
实验数据处理
2、6、7
实验创新设计
3、4、5
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(　　)
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖佩崇骤盯茎敞闹盛植咆炳施宙敝甥我兔滦毋堕据药请迫卵震砰靡并隙妥九徽蒋窗构伴蛊抵陌汾喘蚌做峪羚曾标凰校疗蓟亨验浓肯能爆露灸悄罕拖京退瘁瓮屉伙伊炒理弃够遇讥成娄诞崎兼报轴亭苑衍劲幻炙乳骇奉掸壤稗石邯绷读羊复具翅帅旦瘁年母诺蒸称肮青竟佐港如匹桃退坑辐劈上顷轩葵项帆称忌渤游抽固泞梦迷辅腾彬蚀倒篙皱屹铝蝶漫拨域涵闺脉路泉客舅悟槽菏邢蛆骗居车陛滩扔致暇跺撮俘纵纲丈纤茶偶咐气镀茬伪训鱼漾骇款妥掂轿毁夜答纵堤畏倾怂鬼妖潭瑞俘夸泡敷冗堤酉病沟锹罚绵到究蚜膝啊抄禄滴霍肾嵌棋物挝史石娩歉或惫莹卖厉批畅臣控初哇啤墙胯诀社梭盖涯靶芜