备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用实验二探究弹簧弹力与形变量的关系命题点1教材原型实验

这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第二章相互作用实验二探究弹簧弹力与形变量的关系命题点1教材原型实验，共4页。试卷主要包含了实验原理与过程，实验误差分析与注意事项，15　cm，9　N/m，812×10－2N/m＝4，01kg＝10g，考创新，35等内容，欢迎下载使用。

2.实验误差分析与注意事项
研透高考 明确方向
命题点1 教材原型实验
1.[实验综合考查/2023北理工附中期中]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，g＝10m/s2.
（1）为完成实验，还需要的实验器材有： 刻度尺 .
（2）实验中需要直接测量的物理量有： 弹簧原长与对应的伸长量（或弹簧对应的长度） .
（3）某次测量刻度尺示数如图乙所示，读数为 7.15 cm.
（4）如图丙所示是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图线，由此可求出弹簧的劲度系数为 50 N/m.图线不过原点是由于 弹簧自身的重力 .
解析 （1）根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量.
（2）根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长与对应的伸长量（或弹簧对应的长度）.
（3）刻度尺分度值是1mm，读数为7.15cm.
（4）图线的斜率表示弹簧的劲度系数，则k＝8－0（20－4）×10－2N/m＝50N/m，图线不过原点说明没有力时弹簧有形变量，故说明弹簧自身有重力存在.
2.[数据处理和误差分析]某同学探究弹力和弹簧伸长量的关系.
（1）将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直，将刻度尺竖直固定在弹簧一侧.
（2）弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧长度L0，弹簧下端挂上砝码盘时，弹簧长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如表所示.
（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 Lx （选填“L0”“Lx”或“L1”）的差值.
（4）由图可知弹簧的劲度系数为 4.9 N/m.（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）
（5）由于弹簧自身有重量，该同学在测量时没有考虑弹簧的自重，这样导致劲度系数的测量值与真实值相比 相等 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）.
解析 （3）当m＝10g时，x＝2cm，结合题表可知横轴是弹簧长度与Lx的差值.
（4）图像的斜率表示弹簧的劲度系数，故有：k＝ΔFΔx＝60×10－3×9.812×10－2N/m＝4.9N/m.
（5）弹簧的劲度系数k＝ΔFΔx，Δx为弹簧形变量，与是否考虑弹簧自重无关，所以劲度系数的测量值与真实值相比是准确的.
命题拓展
实验原理不变，多角度设问
（1）[实验操作]实验中为保证所测弹力大小等于所挂物体的总重力，具体步骤应为：手托砝码盘 使弹簧保持在竖直方向并轻放砝码 ，直到 托盘和砝码稳定静止后再读数 .
（2）[数据处理]通过图和表可知砝码盘的质量为 10 g.
解析 根据平衡条件有k（Lx－L0）＝m盘g，即m盘＝k（Lx－L0）g＝0.01kg＝10g.
方法点拨
4种常考处理数据的方法
核心考点
五年考情
命题分析预测
教材原型实验
1.考读数：可以结合游标卡尺、刻度尺考查读数.
2.考原理：结合新情境，考查弹簧劲度系数的测量.
3.考创新：可以考查弹簧弹性势能的探究.
实验装置创新
2023：浙江6月T16－Ⅰ；
2021：广东T11；
2019：海南T12
实验目的创新
2022：湖南T11
代表符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值（cm）
25.35
27.35
29.35
31.30
33.40
35.35
37.40
39.30
图像类型
截距
斜率
图像类型
截距
斜率
F－x图（x指弹簧形变量）
0
弹簧
劲度
系数k
m－l图（m指钩码质量）
弹簧原长l0（横截距）
kg
F－l图（l指弹簧总长）
弹簧原长l0（横截距）
弹簧劲度系数k
l－n图（n指钩码个数）
弹簧原长l0（纵截距，未画出）
mgk