2013高考一轮探究弹力和弹簧伸长的关系.ppt

实验理论必备,第二章,课下知能提升,实验二,命题热点例析,一、实验目的(1)探究弹力和弹簧伸长量之间的关系。(2)学会利用图像法处理实验数据。,二、实验原理(1)如图实21所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的图实21长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。,三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。四、实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。,(2)如图实22所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中。,图实22,(3)改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5。,五、数据处理(1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x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变化的图线。(2)以弹簧的伸长量为自变量，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。(3)得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。,六、注意事项(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止。(2)每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些。,(3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差。(4)描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。(5)记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长l及弹簧伸长量的对应关系及单位。(6)坐标轴的标度要适中。,七、误差分析(1)本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小不稳定造成的。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主要误差来源，所以测量时尽量精确地测量弹簧的长度。(3)描点、作图不准确等。,八、实验改进本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响：(1)一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验。(2)另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度。,(3)利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像(如图乙所示)，分析图像得出结论。,图实23,例1(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等,(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩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图实24中的(),图实24,解析(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B。(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C。答案(1)AB(2)C,例2利用如图实25甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。所用的钩码每只的质量为30g。实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中。(弹力始终未超过弹性限度，取g10m/s2),图实25,(1)在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线。(2)由图线求得该弹簧的劲度系数k_N/m。(保留两位有效数字),答案(1)图见解析(2)27,例3在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图实26所示。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提图实26供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。,(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图实27中，请作出FL图线。图实27,(2)由此图线可得出的结论是_，该弹簧的原长L0_cm，劲度系数k_N/m。(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较。优点在于：_；缺点在于：_。,解析(1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示：(2)由图线可知在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比。弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图像可知，L010102m10cm。劲度系数为图像直线部分的斜率，k25N/m。,(3)记录数据的表格