2012屆高三物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案
二、相互作用（4）
【課 題】探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系和驗(yàn)證力的平行四邊形定則
【導(dǎo)學(xué)內(nèi)容】
一、探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鲝椓εc彈簧伸長的定量關(guān)系，并學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法。
實(shí)驗(yàn)原理：
彈簧受到拉力會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出（可以用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力）；彈簧的伸長可用直尺測出。多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力與彈簧伸長的定量關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)器材：彈簧（不同的多根）、直尺、砝碼。
實(shí)驗(yàn)步驟：
彈簧的彈力用F來表示，彈簧原長（自然長度）用L0來表示，彈簧現(xiàn)長用L來表示，彈簧的伸長用x來表示，則x=L - L0。
1．用直尺測出彈簧的原長L0；
2．如圖所示，將彈簧一端固定，另一端掛上砝碼（鉤碼），待彈簧平衡后，記錄下彈簧的長度及砝碼的重量。然后改變砝碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù)；
3．將數(shù)據(jù)記錄在表格中：
4．根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出F—x圖象；（以F為縱軸，以x為橫軸）
5．探索結(jié)論：按照F—x圖象中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試做出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試F—x是否為一次函數(shù)。
二、驗(yàn)證力的平行四邊形定則
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證力的合成的平行四邊形定則。
實(shí)驗(yàn)原理：此實(shí)驗(yàn)是要用互成角度的兩個(gè)力與一個(gè)力產(chǎn)生相同的效果（即：使橡皮條在某一方向伸長一定的長度），看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個(gè)力是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等。
實(shí)驗(yàn)器材：
木板一塊、白紙、圖釘若干、橡皮條一段、細(xì)繩、彈簧秤兩個(gè)、三角板、刻度尺、量角器。
實(shí)驗(yàn)步驟：
1．用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。
2．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，用兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端。
3．用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O（如圖所示）。
4．用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩條細(xì)繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。在白紙上按比例作出兩個(gè)彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板根椐平行四邊形定則求出合力F。
5．只用一個(gè)彈簧秤，通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起做出這個(gè)彈簧秤的拉力F'的圖示。
6．比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。
7．改變兩個(gè)分力F1和F2的大小和夾角。再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，比較每次的F與F'是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等。
注意事項(xiàng)：
1．用彈簧秤測拉力時(shí)，應(yīng)使拉力沿彈簧秤的軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。
2．同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長后的結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變。
【典型剖析】
[例1] （合肥市2007年教學(xué)質(zhì)量檢測一14．）幾個(gè)同學(xué)合作如圖甲所示裝置探究“彈力和彈簧伸長的關(guān)系”，彈簧的上端與標(biāo)尺的零刻度對齊，他先讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，依次讀出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度。
所得數(shù)據(jù)列表如下：（彈簧始終未超過彈性限度，重力加速度g=9.8m/s2）
鉤碼質(zhì)量m/g0306090120
標(biāo)尺刻度x/10－2m6.007.158.349.4810.64
（1）根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針的標(biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。
（2）作出的圖線與軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值的物理意義是 ；這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)k= N/m（保留三位有效數(shù)字）。
[例2] (08孝感一中屆高三期中檢測)某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，主要步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上。
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套。
C．用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，互成角度的拉橡皮條，使橡皮條拉長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)。
D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
E．只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F?的圖示。
F．比較力F?和F的大小和方向，看他們是否相同，得出結(jié)論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是________和_________
②遺漏的內(nèi)容分別是：_________________________________________________
和__________________________________________。
[例3] （無錫市08屆高三基礎(chǔ)測試）在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。
①圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是____________________
②本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是（ ）
A. 理想實(shí)驗(yàn)法 B. 等效替代法 C. 控制變量法 D. 建立物理模型法
[例4] （無錫市08屆高三基礎(chǔ)測試）科學(xué)探究活動通常包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)，提出問題：猜想與假設(shè)，制定與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評估、交流與合作等，一位同學(xué)在學(xué)習(xí)了滑動摩擦力之后，認(rèn)為滑動摩擦力的大小可能與兩物體接觸面積的大小有關(guān)，于是他通過實(shí)驗(yàn)探究這個(gè)問題。
（1）這位同學(xué)認(rèn)為，滑動摩擦力的大小與兩物體的面積的大小成正比，這屬于上述科學(xué)探究的 環(huán)節(jié)。
（2）這完成本實(shí)驗(yàn)，需要自己制做木塊，他制做的木塊應(yīng)是下列選項(xiàng)中的 。
A．各面粗糙程度相同的正方體 B．各面粗糙程度不同的正方體
C．各面粗糙程度相同。長寬高各不相同的長方體
D．各面粗糙程度不相同，長寬高各不相同的長方體
（3）為了用彈簧測力計(jì)測定兩木塊A和B間的動摩擦因數(shù)μ，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案。為了用某一彈簧測力計(jì)的示數(shù)表示A和B之間的滑動摩擦力大小，你認(rèn)為方案 更易于操作。請簡述理由：
。
若A和B的重力分別為100N和150N，當(dāng)甲中A被拉動時(shí)，彈簧測力計(jì)a示數(shù)為60N，b示數(shù)為110N，則A、B間的動摩擦因數(shù)為 。
【訓(xùn)練設(shè)計(jì)】
1、（07高三模擬）現(xiàn)要測定一根尼龍絲能承受的最大拉力F，手頭只有一個(gè)質(zhì)量為m的砝碼（已知F>mg）和一個(gè)米尺。請回答：
（1）畫出實(shí)驗(yàn)方案的示意圖；
（2）其中需測量的物理量是___________；
（3）尼龍絲能承受的最大拉力F的表達(dá)式是：
。
2、某同學(xué)在做驗(yàn)證互成角度的兩力合成的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)時(shí)，把橡皮條一端固定，另一端用A、B兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉著到達(dá)O點(diǎn)位置，此時(shí)兩彈簧秤的讀數(shù)分別是FA＝3.41 N和FB＝4.18N，其位置記錄如圖（2）所示．倘若橡皮繩的活動端僅由一個(gè)彈簧秤拉著，也把它拉到O點(diǎn)位置，讀得彈簧秤的讀數(shù)為FC＝6.14 N，其位置如C．以1 cm表示1N，作力的圖示，用作圖法求出FA、FB的合力大�。ㄒf明量值）、和方向（只要圖示），并說明該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論．
用作圖法求得FA、FB的合力大小為 N；實(shí)驗(yàn)結(jié)論是： �。�
3、某同學(xué)用一個(gè)測力計(jì)、木塊和細(xì)線去粗略測定一木塊跟一個(gè)固定斜面之間的動摩擦因數(shù)μ。設(shè)此斜面的傾角不大，不加拉力時(shí)，木塊放在斜面上將保持靜止。實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：（1）用測力計(jì)測木塊重力G；
（2）用測力計(jì)拉動木塊沿斜面向上做勻速運(yùn)動，記下測力計(jì)的讀數(shù)F1
（3）用測力計(jì)拉動木塊沿斜面向下勻速運(yùn)動，記下測力計(jì)讀數(shù)F2
請推出求μ的計(jì)算式。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaosan/55764.html
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