1、2013年高考物理考前指导验证力的平行四边形定则 实验目的 1 探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系 2 学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法实验原理1 如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等.2用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系实验器材轻质弹簧（一根），钩码（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板实验步骤：1如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹
2、簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为 mm ）固定于铁架台上，并用检查刻度尺是否竖直 2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 L0 .3在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度 Ll. 4用上面方法，记下弹簧下端挂 2 个、 3 个、 4 个 钩码时，弹簧下端所对应的刻度 L2 ：、 L 3：、 L4 ，并将所得数据记录在表格中 5 用 xnLn L 0计算出弹簧挂 1 个、 2 个、 3 个 钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值 g ，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填人表格 数据处理:1建立坐标系，标明横
3、轴和纵轴所表示的物理量及单位；2标度：标度要适当,让所得到的图线布满整个坐标系；3描点：描点时要留下痕迹；4连线: 让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；5根据图象做出结论.【2013高考突破】1某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物(1)为完成该实验，下列操作中必需的是_a测量细绳的长度b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋
4、的长度d记录悬挂重物后结点O的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，要采用的方法是_【答案】(1)bcd(2)更换不同的小重物2在“验证力的平行四边形定则”的实验中，下列哪些方法可减小实验误差()A使用弹簧秤拉橡皮条时不应超过其量程，且使用前要校准零点B实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点C实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90以便于算出合力大小D拉橡皮条的细线要长些，标记两条细线方向要尽可能远些【解析】对选项B，第一个弹簧秤有可能超过量程而损坏；两个分力间的夹角只要不过大
5、或过小就行，故选项C错；D项中可以更准确的确定拉力方向，故选AD.【答案】AD3在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要两次拉伸橡皮条：一条是通过细绳用两个弹簧互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条，在这两次拉伸中()A只要求将橡皮条拉到相同的长度B要求将橡皮条沿相同的方向拉到相同的长度C将弹簧秤拉到相同的刻度D将橡皮条和细绳的结点拉到相同的位置4(6分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中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5(6分)下列结论中正确
6、的是()A弹簧的弹力与弹簧的长度成正比B弹簧的弹力总是同弹簧的伸长量成正比C弹簧的弹力总是同弹簧被压缩的长度成正比D在弹性限度内，弹簧产生的弹力与弹簧的形变量成正比【解析】由实验探究得出“在弹性限度内，弹簧的弹力与其形变量成正比”故只有D项正确【答案】D6(6分)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的哪一个()【解析】原长的测量值小于真实值，设误差为l，弹簧的实际伸长量xxl，弹力与伸长
7、量成正比，即Fk(xl)所以最后的图线是C.【答案】C7(6分)做“验证力的平行四边形定则”的实验时，在水平放置的木板上铺一张白纸，把橡皮条的一端固定在板的A点，橡皮条的另一端拴有两细绳套，如图所示，两个弹簧秤分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条使之伸长到达某一位置O时需记下_、_，描下_，再用一个弹簧秤勾住细绳套把橡皮条拉长，使结点达到位置_，再记下弹簧秤的读数_【答案】(1)两弹簧秤的读数两细绳的方向结点O的位置O点细绳的方向(前两空的顺序可以交换)8(6分)下面列出的措施中，有利于改进实验结果的是()A橡皮条弹性要好，拉到O点时拉力应适当大些B两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些C拉橡皮条
8、时，橡皮条、细绳和弹簧测力计平行贴近木板面D拉橡皮条的绳要细，而且稍长一些【解析】拉力“适当”大些能减小误差；而夹角“尽量”大些，则使作图误差变大；橡皮条等“贴近”木板，目的是使拉线水平；绳子细长便于确定力的方向【答案】ACD9(6分)如图所示，使弹簧测力计从图示位置开始沿顺时针方向缓慢转动，在此过程中，保持结点O的位置不变，保持弹簧测力计的拉伸方向不变那么，在全过程中关于弹簧测力计、的示数F1和F2的变化情况是()AF1增大，F2减小BF1减小，F2增大CF1减小，F2先增大后减小DF1减小，F2先减小后增大【解析】由于结点O的位置不变，所以F1和F2合力的大小与方向均不改变，即平行四边形的
9、对角线不变由于弹簧测力计的拉伸方向不变，所以，F1的方向不变，即平10(6分)某同学在做研究弹簧的形变与外力关系的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.【解析】当外力F大小为零时，弹簧的长度即为原长，图线的斜率是其劲度系数【答案】(1)10(2)5011(6分)探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹
10、簧长度为0.18m，则弹簧的原长L0和劲度系数k分别为()AL00.02mk500N/mBL00.10mk500N/mCL00.02mk250N/mDL00.10mk250N/m【解析】由胡克定律Fkx可得，15k(0.16L0),20k(0.18L0)解得：k250N/m，L00.10m.D正确【答案】D12(8分)利用下列器材设计实验研究三力平衡的规律器材：三根完全相同的轻质弹簧(每根弹簧的两端均接有适当长度的细绳套)，几个小重物，一把刻度尺，一块三角板，一枝铅笔，一张白纸，几枚钉子(1)按下列步骤进行实验，请在横线上将步骤补充完整：用两枚钉子将白纸(白纸的上边沿被折叠几次)钉在竖直墙壁上
11、，将两根弹簧一端的细绳套分别挂在两枚钉子上，另一端的细绳套与第三根弹簧一端的细绳套连接待装置静止后，用刻度尺测出第三根弹簧两端之间的长度，记为L0；在第三根弹簧的另一个细绳套下面挂一个重物，待装置静止后，用铅笔在白纸上记下结点的位置O和三根弹簧的方向用刻度尺测出第一、二、三根弹簧的长度L1、L2、L3，则三根弹簧对结点O的拉力之比为_；取下器材，将白纸平放在桌面上用铅笔和刻度尺从O点沿着三根弹簧的方向画直线，按照一定的标度作出三根弹簧对结点O的拉力F1、F2、F3的图示用平行四边形定则求出F1、F2的合力F.测量发现F与F3在同一直线上，大小接近相等，则实验结论为：_；(2)若钉子位置固定，利
12、用上述器材，改变条件再次验证，可采用的办法是_；(3)分析本实验的误差来源，写出其中两点：_；_.13(8分)做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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，描出各组数据(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(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D依次在弹簧下端挂上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以弹簧伸长为自变量，写出弹力与伸长的关系式首先尝试写成一次函数，如果不行
13、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：_.【答案】C、B、D、A、E、F、G14(9分)为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量x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，该同学没有完全按实验要求做，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.若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧_(填“甲”或“乙”)15(9分)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
14、小刻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50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；挂七个50g的砝码时，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/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据下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：d1L4L06.90cm，d2L5L16.90cm，d3L6L27.00cm.请你给出第四个差值：d4_cm_cm.(4)根据以上差值，可以求出每增加50g砝码时弹簧的平均伸长量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9.8m/s2)
