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1、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、51.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：BD2(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(
2、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/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变解析：由题图知，Fx是一个过原点的直线，k N/m200 N/m，可知A错，B、C、D正确答案：BCD3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g9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度
3、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mgkxk N/m70 N/m挂三个钩码时，可列方程(mmm)gkxx m21103 m2.10 cm答案：702.10417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
4、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 N500 N750 N 1 000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mmD.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
5、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)BC(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
6、上实验测量后把6组数据描点在图中的坐标图中，请作出FL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，L05102 m5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，k20 N/m.(3)记录数据的表格如下表：次数123456弹力F/N弹簧的长度L/102m(4)优点是：避免弹簧自身所受重力对实
7、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)520(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”)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L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为_由表可
8、知所用刻度尺的最小长度为_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”)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：弹簧的轴线必须沿重力方向，所以应沿竖直方向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.因为m0gk(LxL0)，nmgm0gk(LnL0)，整理得nmgk(LnLx)，所以横轴应为弹簧长度与Lx的差值从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，即k4.9 N/m，m01.0102 kg10 g.答案：竖直静止L31
9、mmLx4.9107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L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405
10、.108.6010.312.1(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：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 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L.L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L_，代入数据解得L_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L36.85 cm，L714.05 cm.(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值为：d4L7L314.05 cm6.85 cm7.20 cm.(4)每增加50 g钩码，弹簧平均伸长量L，则L cm1.75 cm.(5)根据胡克定律可知FkL又Fmg所以k N/m28 N/m.答案：(1)L5L6(2)6.85(6.846.86)14.05(14.0414.06)(3)L7L37.20(7.187.22)(4)1.75(5)28