高级中学物理力学实验专业题材栏目汇总.doc

实验一　研究匀变速直线运动 考纲解读 1.练习正确使用打点计时器.2.会计算纸带上各点的瞬时速度.3.会利用纸带计算加速度.4.会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度． 基本实验要求 1． 实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片． 2． 实验步骤 (1)按照实验原理图所示实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停靠在打点计时器处，接通电源，放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析． 3． 注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行． (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． 规律方法总结 1． 数据处理 (1)目的 通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，确定物体的运动性质等． (2)处理的方法 ①分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质． ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝ ③利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝ ④利用速度—时间图象求加速度 a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度； b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． 2． 依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x1、x2、x3……xn是相邻两计数点间的距离． (2)Δx是两个连续相等的时间里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2…. (3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n(打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)． (4)Δx＝aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量．这表明：只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等. 考点一　对实验操作步骤的考查 例1　在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有________． A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码 D．取下纸带，然后断开电源 E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动 F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H……)；实验步骤的合理顺序为：________________. 例2　(2012山东理综21(1))某同学利用如图1所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图2所示．打点计时器电源的频率为50 Hz. 图1 图2 ①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点______和______之间某时刻开始减速． ②计数点5对应的速度大小为________m/s，计数点6对应的速度大小为________m/s.(保留三位有效数字) ③物块减速运动过程中加速度的大小为a＝______m/s2. 1．运动性质的判断：看相邻计数点间的距离特点． 2．瞬时速度求解：采用平均速度法求某一点的瞬时速度． 3．加速度的求解：(1)v－t图象法；(2)推论法：Δx＝aT2；(3)逐差法． 例3　某校研究性学习小组的同学用如图3甲所示的滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度．实验过程如下：在斜面上铺上白纸，用图钉固定；把滴水计时器固定在小车的末端，在小车上固定一平衡物；调节滴水计时器的滴水速度，使其每0.2 s滴一滴(以滴水计时器内盛满水为准)；在斜面顶端放置一浅盘，把小车放在斜面顶端，把调好的滴水计时器盛满水，使水滴能滴入浅盘内；随即在撤去浅盘的同时放开小车，于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹；小车到达斜面底端时立即将小车移开．图乙为实验得到的一条纸带，用刻度尺量出相邻点之间的距离是x01＝1.40 cm，x12＝2.15 cm，x23＝ 2.91 cm，x34＝3.65 cm，x45＝4.41 cm，x56＝5.15 cm.试问： 图3 (1)滴水计时器的原理与课本上介绍的________原理类似． (2)由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2.(结果均保留两位有效数字) 创新方向盘点 以教材中的实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点． 盘点1　实验器材的改进 ①为了保证小车真正做匀加速直线运动，用气垫导轨长木板 ②用频闪照相或光电计时器打点计时器 盘点2　在新情景下完善实验步骤及数据分析 1． 如图4所示，在“探究匀变速运动的规律”的实验中 图4 (1)为消除摩擦力对实验的影响，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力，则在不挂钩码的情况下，下面操作正确的是 (　　) A．未连接纸带前，放开小车，小车能由静止开始沿木板下滑 B．未连接纸带前，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑 C．放开拖着纸带的小车，小车能由静止开始沿木板下滑 D．放开拖着纸带的小车，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑 (2)图5是实验中得到的一条纸带的一部分，在纸带上取相邻的计数点A、B、C、D、E.若相邻的计数点间的时间间隔为T，各点间距离用图中长度表示，则打C点时小车的速度可表示为vC＝________，小车的加速度可表示为a＝______. 图5 2． 如图6所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上．一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点． 图6 (1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为________； (2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度①________②(填“大于”、“等于”或“小于”)； (3)图中________(填选项字母)． A．两条纸带均为用装置甲实验所得 B．两条纸带均为用装置乙实验所得 C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得 D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得 3． 光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图7甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤．实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.010－2 s和4.010－3 s．用精度为0.05 mm的游标卡尺测量滑块的宽度d，其示数如图丙所示． 图7 (1)滑块的宽度d＝________ cm. (2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________ m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________ m/s.(结果保留两位有效数字) (3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些． 4． 图8是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示． 图8 (1)OD间的距离为________ cm. (2)图9是根据实验数据绘出的s－t2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示________，a＝________ m/s2(结果保留三位有效数字)． 图9 5． 物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图10甲所 示，打点计时器固定在斜面上，滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下．图乙是打出的纸带的一段． 图10 (1)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，选A、B、C、D、E、F、G 7个点为计数点，且各计数点间均有一个点没有画出．滑块下滑的加速度a＝________m/s2. (2)为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________．(填入所选物理量前的字母) A．木板的长度L B．木板的末端被垫起的高度h C．木板的质量m1 D．滑块的质量m2 E．滑块运动的时间t (3)测量第(2)问中所选定的物理量需要的实验器材是________． (4)滑块与木板间的动摩擦因数μ＝________(用所测物理量表示，重力加速度为g)．与真实值相比，测量的动摩擦因数________(填“偏大”或“偏小”)．写出支持你看法的一个论据：________________________________________________________________. 真题回顾 能力突破 熟悉历年考题 提升综合能力 1、（2016海南卷）某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。 根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题： （1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为____m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_______m/s；（保留两位有效数字） （2）物块的加速度大小为_______m/s。（保留两位有效数字） 2、（2010江苏卷）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。 （1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 ▲ （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。 （2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表： 请根据实验数据作出小车的v-t图像。w w w.ks5 u .c om （3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。 3、（2015新课标2卷）某学生用图（a）琐事的实验装置测量物块与斜面的懂摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的只带的一部分如图（b）所示，图中标出了5个连续点之间的距离。 （1） 物块下滑是的加速度a=m/s2；打点C点时物块的速度V=M/S; （2） 已知重力加速度大小为g，求出动摩擦因数，还需测量的物理量是（天正确答案标号） A 物块的质量 B 斜面的高度 C 斜面的倾角 x h H 挡板 4、（2011年高考山东理综卷）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移x。（空气阻力对本实验的影响可以忽略） （1）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。 （2）滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。 （3）以下能引起实验误差的是________。 a．滑块的质量 b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差 d．小球落地和滑块撞击挡板不同时 5、（2011年高考广东理综卷）图(a)是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。 （1）OD间的距离为_______cm （2）图(b)是根据实验数据绘出的s-t2图线（s为各计数点至同一起点的距离），斜率表示_______，其大小为_______m/s2（保留三位有效数字）。 1 2 3 cm O A B C D E 图(a) + + + + + s/cm t2/s2 O 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 1.0 2.0 3.0 图(b) 6、（2011年高考安徽理综卷）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。实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2) m/克 l/厘米 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 ⑴作出m-l的关系图线；⑵弹簧的劲度系数为 N/m。 7、（2011年高考上海卷）如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。 A B d b b ⑴当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间Δt1和Δt2，则小车加速度a= 。 ⑵（多选题）为减小实验误差，可采取的方法是（ ） A．增大两挡光片宽度b B．减小两挡光片宽度b C．增大两挡光片间距d D．减小两挡光片间距d 8、（2011年高考全国卷新课标版）利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离s，记下相应的t值；所得数据如下表所示。 s(m) 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4[来源:Z&xx&k.Com] s/t(m/s) 1.71 1.62 1.55 1.45[来源:学+科+网] 1.34 1.22 滑块 遮光片 光电门甲 光电门乙 图1 t(s) (m/s) s t O 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 图2 完成下列填空和作图： ⑴若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_________________； ⑵根据表中给出的数据，在图2给出的坐标纸上画出s/t-t图线； ⑶由所画出的s/t-t图线，得出滑块加速度的大小为a=_______m/s2（保留2位有效数字）。 实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系 考纲解读1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.2.探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系． 基本实验要求 规律方法总结 1．实验原理 弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大． 2．实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸． 3．实验步骤 (1)安装实验仪器(见实验原理图)． (2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据． (3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标． (4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同． (5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数． 1．实验数据处理方法 (1)列表法 将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的． (2)图象法 以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线． (3)函数法 弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系． 2．注意事项 (1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度． (2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据． (3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点． (4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 3．误差分析 (1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差． (2)画图时描点及连线不准确也会带来误差. 考点一　实验原理及误差分析 例1　如图1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． 图1 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：________________. (2)实验中需要测量的物理量有：________________. (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是由于_____________________________________． (4)为完成该实验，设计的实验步骤如下： A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来； B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0； C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码； E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数， 如果不行，则考虑二次函数； F．解释函数表达式中常数的物理意义； G．整理仪器． 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：________. 考点二　实验过程及数据处理 例2　(2012广东34(2))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： 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分度为________． ③图2为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”)． 图2 ④由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表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)． 创新实验设计 例3　在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图3所示．所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力．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． 图3 (1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标系图4中，请作出F－L图线． 图4 (2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m. (3)试根据该同学以上的实验情况，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：_____________________________________________________________ 8.用图象法处理实验数据 图象法是一种重要的实验数据处理方法．图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点．当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高．多省高考题涉及了图象的考查． 作图的规则： (1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点适当确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸．若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始． (2)作图线时，尽可能使直线通过较多所描的点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去)． (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义．要理解斜率和截距的意义可以解决什么问题． 例4　某实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0＝4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示. 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 弹簧的长度x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 (1)根据表中数据在图5中作出F－x图线； 图5 (2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________N/m； (3)图线与x轴的交点坐标大于L0的原因是__________________________________． 1．如图6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大小的关系图象，如图乙所示．则下列判断正确的是(　　) 图6 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 2．为了探究弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系，某同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图7所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为________________．B弹簧的劲度系数为__________．若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(填A或B)． 图7 3．我校同学们在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于深度为h＝25.0 cm，且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内)，如图8甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出伸出筒的下端部分弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，同学们通过改变l而测出对应的弹力F，作出F—l的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k＝________ N/m，弹簧的原长l0＝________ m. 图8 4．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9上标出．(g＝9.8 m/s2) 图9 (1)在图9上作出m－l的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为__________ N/m(结果保留三位有效数字)． 5．某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系，实验装置如图10所示．该同学主要的实验步骤如下： 图10 a．将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端挂适量的钩码，使其能够 带动小车向右运动； b．多次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据； c．进行数据处理，得出实验结论． 请回答下列问题： (1)实验中应测量木块和木块上砝码的总重力，并记录__________________________ ________________________________________________________________________； (2)若用图象法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力FN为纵轴，建立直角坐标系，通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为________________； (3)通过实验得出的结论是__________________________________________________ ________________________________________________________________________. 6．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图11所示，根据图象回答以下问题： 图11 (1)弹簧的原长为__________． (2)弹簧的劲度系数为________． (3)分析图象，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为___________________． 真题回顾 能力突破 熟悉历年考题 提升综合能力 1、（2010浙江卷）在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端面依次逐个挂下钩友（每个钩友的质量均为m=0.jkg，取g=10m/s2），并记录绳下端的坐标X加（下标i表示挂在绳下端钩友个数）。然后逐个拿下钩友，同样记录绳下端面的坐标X减，绳下端面坐标的值Xi＝（X加+X减）/2的数据如下表： 挂在橡皮绳下端的钩码个数 橡皮绳下端的坐标（X/mm） 甲 乙 1 216.5 216.5 2 246.7 232. 3 284.0 246.5 4 335.0 264.2 5 394.5 281.3 6 462.0 301.0 （1）同一橡皮绳的X加 X减（大于或小于）； （2） 同学的数据更符合实验要求（甲或乙）； （3）选择一级数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k（N/m）； （4）为了更好的测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？ 2、（2011年高考安徽理综卷）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。实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2) m/克 l/厘米 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 ⑴作出m-l的关系图线；⑵弹簧的劲度系数为 N/m。 3、（2012广东卷）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10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表： 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图16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L1”）。 ④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表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9.8m/s2）。 4、（2016全国新课标II卷，22）（6分）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能． 图a ⑴ 实验中涉及到下列操作步骤： ①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源 ④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是 （填入代表步骤的序号）． ⑵ 图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 ．比较两纸带可知， （填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大． 图b 5、（2016四川卷，8）用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x。 （1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是______。 （2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量______。 A．弹簧原长 B．当地重力加速度 C．滑块（含遮光片）的质量 （3）增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将______。 A．增大 B．减小 C．不变 6、（2016浙江卷）某同学在“探究弹簧和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500N/m。如图1 所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验。在保持弹簧伸长1.00cm不变的条件下， （1）弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是 N（图2中所示），则弹簧秤b的读数可能为 N。 （2）若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数 、弹簧秤b的读数 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 P1 P0 P2 P3 P4 P5 P6 0 刻度尺 图(a) 7、（2014年 全国卷2）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。实验装置如图（a）所示；一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指同0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0; 挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。 P1 P2 P3 P4 P5 P6 x0（cm） 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x（cm） 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k（N/m） 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1/k（m / N） 0.0061 ② 0.0179 0.0229 0.0296 0.0347 （1）将表中数据补充完整：① ， ② 。 （2）以n为横坐标，1/k为纵坐标，在图（b）给出的坐标纸上画出1/k-n图像。 0 10 20 30 40 50 60 n 0.01 0.02 0.03 0.04 1/k(m/N) 图(b) （3）图（b）中画出的直线可以近似认为通过原点，若从试验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长