高考实验一探究弹力与弹簧伸长量的关系实验二验证力的平行四边形定则.ppt

高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,实验一 探究弹力与弹簧伸长量的关系 实验二 验证力的平行四边形定则,高三物理（人教版）,实验一 探究弹力与弹簧伸长量的关系 一、实验目的 1探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法 二、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所挂钩码的 重力大小相等,自主再现,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,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的关系 三、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 四、实验步骤,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,1如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹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，并用重垂线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L1.,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,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、L3、L4，并将所得数据记录在表格中 5用xnLnL0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，将所得数据填入表格 6根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,7按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同 8以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数 9解释函数表达式中常数的物理意义,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,五、数据处理 根据所测数据在坐标纸上描点，以弹力为纵坐标，以弹簧伸长为横坐标按照图中各点的分布与走向，尝试作一条平滑的曲线(包括直线)，如果所画的点不在同一条曲线上，那么应该使曲线两边的点数大致相同根据图象形状，利用数学知识，写出以弹簧伸长为自变量，弹力为函数的函数关系式理解函数表达式中常数的物理意义 本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系，在误差范围内有Fkx，其中F为弹力，x是弹簧伸长量，k是一个由弹簧决定的物理量,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,六、注意事项 1实验过程中，注意拉力不要超过弹簧弹性限度测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧自然竖直状态去测量 2强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系，如果是验证性实验，在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律，但这是个探索性实验，实验前并不知道这个规律，所以描点以后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拟合这些点,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,3做出直线之后，要用初中学过的正比例函数(一次函数)的知识写出直线所代表函数解析式，即写出Fkx.然后选定一组F和x，从而确定k的值但这个实验的重点在于它的探索性，比例系数的精确度不是重点 4要认识系数k的物理意义，即在伸长量一定时k越大弹力也越大，它反映了弹簧的“劲度” 5使用弹簧的伸长数据时应采用(ll0)，即弹簧长度变化量如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长，得到的不是正比例函数,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,七、误差分析 1本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差 2. 弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响 3为了减小误差，要尽量多测几组数据,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,例1 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50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7. 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_,探究应用,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,测量记录表：,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中 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，分别计算出三个差值： d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm. 请你给出第四个差值：d4_ cm.,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,根据以上差值，可以求出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量L，L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L_. 代入数据解得L_ cm. 计算弹簧的劲度系数k_N/m.(g取9.8 m/s2) 【解析】 (1)读数时应估读一位，所以表格中L5、L6两个数值在记录时有误 (2)根据图示进行测量结果读数时，要确保有效位数正确，估读在误差允许的范围内，L36.86 cm，L714.06 cm.,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,跟踪训练1 (2010福建理综)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验时，将原长约200 mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20 g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l与拉力F关系的图象如图所示从图象中可以得出_(填选项前的字母),高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,A增挂钩码时l与F成正比，而减挂钩码时l与F不成正比 B当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大 C当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等 D增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度 诱思启导 (1)由图象可知：增、减钩码时l与F都可近似视为成正比关系 (2)由图象可知：两种情况下挂同样多的钩码哪个伸长量更大？为什么？,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,【解析】 若橡皮筋一直在弹性限度内，虚线和实线应重合由于图中虚线和实线并不重合，说明增挂钩码时所挂钩码过多，导致橡皮筋超出了弹性限度，选项D正确,【答案】 D,探究步骤,F1=?,F2=?,适当的标度,画出力F1、F2的图示,画出力F的图示,F,比较三个图示之间的关系， 你的发现？,o,o,3、在“探究求合力的方法”实验时，先通过细绳用两个测力计拉橡皮条，使其活动端伸长到某一位置O，此时需记下： _ _ _， 然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使活动端到达 _， 再记下 。,O点位置,F1的大小和方向,F2的大小和方向,O点,F的大小和方向,根据实验记录，某同学作出如图的力的图示，其中A为固定橡皮条的固定点，O为橡皮条与细绳的结合点，图中 是F1、F2合力的理论值， 是合力的实验值，需要进行比较的是 。 如果误差在允许的范围 内，通过本实验可以得 出的结论：共点的两个 力的合成遵循 。,F,F,F与F的大小和方向,平行四边形定则,目的：对探究活动进一步再熟悉、 再认识。,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,实验二 探究求合力的方法 一、实验目的 探究两个非共线力合成时满足的规律 二、实验原理 :等效替代 一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以一个力F就是这两个力F1和F2的合力，作出力F的图示再作出力F1和F2的图示，比较F1、F2和F的大小和方向有何关系,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,三、实验器材 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔 四、实验步骤 1用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套 2用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,3只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向 4用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计的读数F的图示 5用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，以F1和F2为邻边作平行四边形，比较一下其对角线与F有什么关系,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,五、误差分析 1用两个测力计拉橡皮条时，橡皮条、细绳和测力计不在同一个平面内，这样两个测力计的水平分力的实际合力比由作图法得到的合力小 2结点O的位置和两个测力计的方向画得不准，造成作图的误差 3两个分力的起始夹角太大，如大于120，再重做两次实验，为保证结点O位置不变(即保证合力不变)，则变化范围不大，因而测力计示数变化不显著，读数误差大 4作图比例不恰当造成作图误差,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,例2 在做“探究求合力的方法”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中错误的是( ) A同一次实验过程中，O点位置允许变动 B实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度 C实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点 D实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧秤之间夹角应取90，以便于算出合力大小,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,【解析】 从橡皮条固定点到O点的连线方向，是合力的作用线方向，如果O点变动，那么合力的大小、方向都要变化，就不能验证力的平行四边形定则，故A选项错C选项中，因一个弹簧秤已拉到最大量程，再通过另一个弹簧秤拉橡皮条到O点时，每一个弹簧秤可能超过最大量程，造成损坏，或读数不准，故C选项错互成角度的两个力的合成，是利用平行四边形定则合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90角，故D选项错故只有B选项正确,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,跟踪训练2 将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计、沿着两个不同的方向拉弹簧测力计当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如下图所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,(1)由图可读得两个相互垂直的拉力F1、F2的大小分别为_N和_N. (2)在本题的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 (3)下图(A)(B)两图是两位同学得到的实验结果，其中哪一个图符合实际？若合力测量值F是准确的，则以F1、F2为邻边作平行四边形的对角线，F与F有误差的原因可能是哪些？,高考调研 新课标高考总复习,高三物理（人教版）,诱思启导 (1)读数时要符合有效数字的要求 (2)合理选取标度，作出两分力，再应用平行四边形定