2019版高考物理一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系,1.实验目的(1)探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系.(2)学会利用图象法处理实验数据探究物理规律.,2.实验原理,弹簧产生的弹力,(1)如图S2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时_与钩码的重力,大小相等.,图S2-1,(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，根据实验所得的图象，就可探究弹力大小与伸长量之间的关系.,3.实验器材,刻度尺,轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、_、铁架台、重垂线、坐标纸、三角板等.,4.实验步骤,不挂钩码,(1)如图S2-2所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定在铁架台的横梁上，在接近弹簧处将刻度尺(最小分度为1mm)固定于铁架台上，并检查刻度尺是否竖直.图S2-2(2)记下弹簧下端_所对应的刻度L0.,(3)在弹簧下端挂上一个钩码，记下静止时弹簧所对应的刻,度L1.,(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.,5.数据处理(1)以_为纵坐标，以_为横坐标，用描点法作图.连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变,化的图象.,弹力F,弹簧的伸长量x,(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图象所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数.(3)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.,6.误差分析,(1)本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定性造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度.,(2)弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，应尽,量精确地测量弹簧的长度.,(3)在F-x图象上描点、作图不准确.,7.注意事项,(1)每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等.,(2)弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的弹性限度.(3)测量有关长度时，应区别弹簧原长L0、实际总长L及伸,长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系.,(4)建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值,要适当，不可过大，也不可过小.,(5)描线的原则：尽量使各点落在描出的线上，少数点分布,于线两侧，描出的线是平滑的曲线.,(6)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单,位.,考点1,对实验原理和误差分析的考查,【典题1】(2015年福建卷)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.,甲,丙,乙图S2-3,(1)如图S2-3甲所示是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为_cm；(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_.(填选项前的字母),A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺,刻度和对应的钩码总重,B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和,对应的钩码总重,(3)如图丙所示是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_.,解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66cm，则伸长量l,14.66cm7.73cm6.93cm.,(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随,意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧.,(3)AB段明显偏离直线OA，伸长量l不再与弹力F成正比，,是超出弹簧的弹性限度造成的.,答案：(1)6.93(2)A,(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度,考点2,实验数据处理,【典题2】某学校物理学习小组在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.(1)如图S2-4甲所示，将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边放置一刻度尺，刻度尺的零刻度线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针.在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50g)，指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码的重力F的不同而发生变化，将实验测得的相应F、x各点描,绘在图乙中.请在图乙中描绘出x随F变化的图象.由图象得出弹簧的劲度系数kA_N/m(计算结果保留2位有效数字)；此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长量x的关系是_.,甲,乙,图S2-4,(2)如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能是_.,A.大于kAC.小于kA,B.等于kAD.无法确定,(3)如果将指针固定在A点的上方Q处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能是_.,A.大于kAC.小于kA,B.等于kAD.无法确定,答案：(1)如图D13所示.,32,F弹32x(2)B(3)A,图D13,考向1,实验原理的创新,重物的重力等于弹簧的弹力时，为消除误差的影响，需要将弹簧竖直悬挂时的长度作为原长，同理如果只是将砝码的重力等于弹簧的弹力时，为消除误差的影响，需要将弹簧挂砝码盘时的长度作为原长.,【典题3】某同学探究“弹力与弹簧伸长量的关系”.(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在_(填“水平”或“竖直”)方向上.(2)弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表所示：,表中有一个数值记录不规范，代表符号为_.由表可,知所用刻度尺的分度值为_.,(3)如图S2-5所示是该同学根据表中数据所作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_(填“L0”或“Lx”)的差值.图S2-5(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g.(计算结果保留2位有效数字，重力加速度取9.8m/s2),答案：(1)竖直,(2)静止,L31mm,(3)Lx,(4)4.910,考向2,数据处理的创新,在数据处理时，原实验是做弹力与伸长量的关系图象，图象的斜率表示劲度系数，也可做出其他的图象，根据物理规律写出两物理量的函数表达式，理解好图象斜率的物理意义.,【典题4】(2014年新课标卷)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图S2-6所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80m/s2).已知实验所用弹簧,总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm.,图S2-6,(