實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系.(2)學(xué)會(huì)利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究物理規(guī)律.2.實(shí)驗(yàn)原理(1)如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會(huì)伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.

(2)用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x，建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測得的各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的直線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，就可探知彈力大小與彈簧伸長量間的關(guān)系.3.實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)、毫米刻度尺、彈簧、鉤碼若干、三角板、鉛筆、重垂線、坐標(biāo)紙等.4.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)安裝器材：如圖所示，將鐵架臺(tái)放在桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上，在靠近彈簧處將刻度尺(最小分度為1mm)固定于鐵架臺(tái)上，并用重垂線檢查刻度尺是否豎直.(2)記原長：記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度l0，即彈簧的原長.(3)測F、x：在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時(shí)測出彈簧的長度l，計(jì)算出彈簧的伸長量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力).(4)重復(fù)：改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟(3)，要盡量多測幾組數(shù)據(jù)，將所測數(shù)據(jù)填寫在表格中.5.數(shù)據(jù)處理

(1)以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖，連接各點(diǎn)得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.(2)以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式，并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.6.注意事項(xiàng)(1)使用的鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度，要注意觀察，適可而止.(2)每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些，從而使坐標(biāo)點(diǎn)的間距盡可能大，這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些.(3)測彈簧長度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測量，以免增大誤差.(4)描點(diǎn)畫線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè).(5)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量x的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位.(6)坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中.7.誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確，彈簧長度測量不準(zhǔn)確帶來誤差.(2)畫圖時(shí)，描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來誤差.考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)原理與操作

【典題1】(2024

年廣東深圳質(zhì)檢)某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)可以測量物體重量的臺(tái)秤，其結(jié)構(gòu)原理如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái)，彈簧上端置一托盤(g取9.8m/s2)砝碼質(zhì)量/g50150250彈簧長度/cm8.506.544.58甲乙

(1)該同學(xué)在托盤中依次增加砝碼，測得相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如上表格，由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝_______N/m(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).

(2)該同學(xué)通過換算，將質(zhì)量數(shù)據(jù)標(biāo)在刻度尺的不同位置處，一個(gè)簡易臺(tái)秤就制作成功了.請(qǐng)問100g應(yīng)該標(biāo)在刻度尺_(dá)_____cm(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)的位置.

(3)使用過程中，該同學(xué)更換了一個(gè)輕一點(diǎn)的托盤，更換托盤后，再用上述方法測量，得到彈簧的勁度系數(shù)_______(填“變化”或“不變化”)，刻度尺不同位置標(biāo)的質(zhì)量數(shù)據(jù)________(填“需要”或“不需要”)改變.(2)將m1＝100g和表中一組數(shù)據(jù)m2＝150g，l2＝6.54cm代入(m2－m1)g＝k(l1－l2)，解得l1＝7.52cm，代入不同的數(shù)據(jù)，l1

均為

7.52cm.

(3)更換更輕的托盤后，m0

改變，由(m2－m1)g＝k(l1－l2)，可知?jiǎng)哦认禂?shù)k與m0無關(guān)，所以更換更輕的托盤后，得到的勁度系數(shù)k不變化.更換更輕的托盤后，m0改變，k不變，由(m0＋m)g＝k(l0－l)，不同的l對(duì)應(yīng)的m值與m0有關(guān)，刻度尺不同位置標(biāo)的質(zhì)量數(shù)據(jù)需要改變.答案：(1)50

(2)7.52

(3)不變化

需要?jiǎng)?chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新1.彈簧水平放置，消除彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響.2.改變彈簧的固定方式，研究彈簧彈力大小與壓縮量之間的大小關(guān)系創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新1.用橡皮筋代替彈簧做實(shí)驗(yàn).2.拉力傳感器顯示的拉力F與橡皮筋的彈力并不相等，僅為橡皮筋彈力在水平方向的分力(續(xù)表)創(chuàng)新角度實(shí)驗(yàn)裝置圖創(chuàng)新解讀實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新1.利用固定在彈簧上的7個(gè)指針，探究彈簧的勁度系數(shù)k與彈簧長度的關(guān)系.2.利用“化曲為直”的思想，將探究勁度系數(shù)k與彈簧圈數(shù)的關(guān)

系，轉(zhuǎn)化為探究與n的關(guān)系

(續(xù)表)

【典題2】(2022年湖南卷)小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測量冰墩墩玩具的質(zhì)量.主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：次序12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(1)查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g.(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖甲上描點(diǎn)，繪制圖線.甲乙

(4)取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)橡皮筋的長度為________cm.

(5)由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為________g(結(jié)果保留3位有效數(shù)字).解析：(3)根據(jù)表格標(biāo)點(diǎn)連線如圖所示.

(4)由圖可知刻度尺的分度值為1mm，故讀數(shù)l＝15.35cm.

(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k，原長為x0，則n1mg＝k(x1－x0)，n2mg＝k(x2－x0)則橡皮筋的勁度系數(shù)為k＝(n2－n1)mg x2－x1從作的l-n圖線讀取數(shù)據(jù)則可得×6.05×(15.35－9.05)g≈127g.x0＝n2x1－n1x2

n2－n1＝9.05cm設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m1，則有m1g＝k(l－x0)可得m1＝10 3答案：(3)如圖所示.(4)15.35(5)127

【遷移拓展】(2024年廣東汕頭一模)有一款稱為“一抽到底”的紙巾盒改進(jìn)裝置，如圖甲所示，該裝置由兩塊擋板和彈簧組成，彈簧連接兩塊擋板.該裝置放在紙巾盒底部，可將整包紙巾頂起，以保持最上面的紙巾能夠在紙巾盒取用口.科技實(shí)踐小組的同學(xué)為了研究該裝置中彈簧的特征，做了以下實(shí)驗(yàn).甲乙實(shí)驗(yàn)次序12345砝碼質(zhì)量m/g1020304050彈簧長度l/cm4.514.033.483.272.46彈簧形變量Δl/cm0.991.472.022.233.04科技實(shí)踐小組設(shè)計(jì)如圖乙所示，測量出數(shù)據(jù)記錄于下表格：(1)依據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出m-Δl圖像如圖丙所示，觀察圖像可發(fā)現(xiàn)，其中第____次數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)該剔除.丙(2)根據(jù)圖像可得勁度系數(shù)k＝______N/m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10N/kg).(3)在使用過程中，盒子里的紙巾越來越少，彈簧的彈性勢能________(填“不變”“逐漸變大”或“逐漸變小”).

解析：(1)由圖可知，第4次的描點(diǎn)不在線上，出現(xiàn)明顯偏差，故第4次數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)該剔除.(2)根據(jù)胡