(2)根据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象;
(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为 N/m、弹簧的原长为 cm。(均保留三位有效数字)
【答案】(1)63.60 (63.55~63.65)(2)如图
(24.0~25.0)55.2(55.0~55.5)(3)24.8,
【解析】(1)由图可知,弹簧秤的最小分度为0.1N,故读数为63.60N; (2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示;
(3)由胡克定律可知,图象的斜率表示劲度系数,则可知k?1.7?24.3N/m。
0.62?0.55【名师点睛】本题考查探究弹力和弹簧伸长之间的关系实验,要注意明确实验原理及实验中的注意事项,并正确根据图象分析实验数据;在读弹簧秤的示数时要注意估读。
【考向2】探究弹力与弹簧伸长的关系
【例题】在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。 ①关于操作步骤先后顺序,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 ②为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象,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 .这两根弹簧的劲度系数分别为:甲弹簧为 _____________N/m,乙弹簧为________N/m。
【答案】①BD ②弹簧已经超过了弹簧的弹性限度造成的;66.7N/m;200N/m
②由胡克定律可知:在弹性限度内,弹簧的弹力与行变量成正比,F-x图象是直线,由图示图象可知,当拉力较大时,图象向上发生弯曲,这是由于弹簧已经超过了弹簧的弹性限度造成的;由图示图象可知,弹簧的劲度系数:k甲=F甲4=N/m=66.7N/m,?2x甲6?10k乙=F乙8=N/m=200N/m x乙4?10?2【名师点睛】本题考查了弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系的基础知识;对于基本实验仪器不光要了解其工作原理,还要从实践上去了解它,自己动手去实际操作,达到熟练使用的程度.
重点3:实验:探究加速度与力、质量的关系 【要点解读】 一、实验原理:
1.探究方法——控制变量法
(1)控制小车的质量M不变,研究加速度与合外力的关系a∝F合。
(2)控制砝码和小盘的质量不变,即力F不变,改变小车的质量M,研究加速度与质量的关系a∝1/M。
2.要测量的物理量
(1)小车与其上砝码的总质量M——用天平测出。
(2)小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m,由F=mg算出。 (3)小车的加速度a——①通过打点计时器打出的纸带测算出。 ②应用加速度与位移成正比求出
2x
由于a=2,如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2,
t
a1x1则位移之比就是加速度之比,即=。
a2x2
二、实验器材
砝码,一端有定滑轮的长木板,细线,纸带,导线,夹子,小盘,天平,小车,打点计时器,交流电源,复写纸,刻度尺。
三、实验步骤
1.用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来。
2.按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。
3.平衡摩擦力:在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。
4.将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。
5.保持小车的质量不变,改变所挂重物的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好重物的重力,m1g、m2g、…,以及计算出相应纸带的加速度填入表格。
6.保持托盘中所放重物的质量不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量M,接通电源,放开小车,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码。
7.继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码。 8.计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格。 四、数据处理
1.分析加速度和力的关系
依据表格1,以加速度a为纵坐标,以外力F为横坐标,作出a-F关系图象,如图所示,由此得出结论:质量不变时,加速度与力成正比。
2.分析加速度和质量的关系
依据表格2,以加速度a为纵坐标,以小车及砝码的总质量M的倒数1/M为横坐标作出
a-1/M关系图象,如图所示,据图象可以得出结论:受力一定时,加速度与质量成反比。
3.实验结论:物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比。 六、注意事项
1.平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变盘和砝码的质量,还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。
2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此,砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
3.各纸带上的加速度a,都应是该纸带上的平均加速度.
4.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据,可舍去不予考虑。
5.释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车。 【考向1】实验原理与步骤的考察
【例题】下面是“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤: ①用天平测出小车质量M和小盘质量m ②安装好打点计时器,在小车上装好纸带 ③调整长木板的倾斜程度 ④在小盘中放入适量的砝码m1
⑤保持小车质量一定时,探究加速度与力的关系 ⑥保持小车所受拉力一定时,探究加速度与质量的关系 (1)步骤③的目的是_______。
(2)步骤④中,要求小盘和砝码总质量(m+m1)_______小车质量M。 (3)步骤⑤和⑥,表明该实验采用的科学方法是_______。 【答案】(1)平衡摩擦力 (2)远小于 (3)控制变量法
【考向2】实验数据的分析与处理
【例题】小华所在的实验小组利用如图17所示的实验装置探究牛顿第二定律,打点计时器使用的交流电频率f =50Hz,当地的重力加速度为g.
(1)在实验前必须进行平衡摩擦力,其步骤如下:取下细线和砂桶,把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节,直到轻推小车,小车做_______________运动
(2)图(乙)是小华同学在正确操作下获得的一条纸带,其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.若s1=2.02cm,s2=4.00cm,s3=6.01cm,则B点的速度为:vB=_________m/s(保留三位有效数字)。
(3)在平衡好摩擦力的情况下,探究小车加速度a与小车质量M的关系中,某次实验测得的数据如表所示.根据这些数据在坐标图中描点并作出a?外力大小为______N(计算结果保留两位有效数字).
11图线.从a?图线求得合MM
a/m·s-2 1.2 4.0 1.1 3.6 0.6 0.4 0.3 1/kg-1 M2.0 1.4来源 1.0 (4)如果在某次实验中根据测得的多组数据画出a-F关系图线如图所示。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是 。 ②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 A.小车与轨道之间存在摩擦 B.轨道保持了水平状态 C.所挂砂及砂桶的总质量太大 D.所用小车的质量太大
【答案】(1)匀速直线运动;(2)0.301 (3)描点、连线如图所示;0.30 N