《2025年课堂新坐标高中同步导学案高中物理必修第一册鲁科版》

【典例1】 如图甲所示，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。

(1) 为完成实验，还需要的实验器材有：刻度尺。
(2) 实验中需要测量的物理量有：弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)。
(3) 图乙是弹簧弹力$ F $与弹簧伸长量$ x $的$ F-x $图像，由此可求出弹簧劲度系数为200$ N/m $。当伸长量超过$ 3.5\ cm $后，图线明显偏离直线，可能的原因是超过了弹簧的弹性限度。
(4) 为完成该实验，设计的实验步骤如下：
A. 以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（$ x,F $）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B. 记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度$ l_0 $；
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：CBDAEFG。

答案： 解析:
(1)实验过程中需要测量弹簧的长度或伸长量，因此实验器材还需要有刻度尺。
(2)为了测量弹簧的伸长量，实验中应测量弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的长度。
(3)$F - x$图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则$k = \frac{7 N}{3.5 × 10^{-2} m} = 200 N/m$。图线偏离直线的原因是挂钩码数偏多，使弹簧超过了弹性限度。
(4)实验中要先组装器材，然后进行实验，最后数据处理，分析、解释表达式，最后整理仪器，先后顺序为CBDAEFG。
答案:
(1)刻度尺　
(2)弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)　
(3)200　超过了弹簧的弹性限度　
(4)CBDAEFG