吉林省长市第五中学高中物理 第三章 第六节 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系同步创新课件 新人教版必修1.ppt

第六节实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验目的 1 探究弹力和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 基础知识梳理 实验原理 1 如图3 6 1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 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 在坐标系中描下实验所测得的各组 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 就可探究弹力大小和伸长量间的关系 图3 6 1 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 实验步骤 1 如图3 6 2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 在靠近弹簧处将刻度尺 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 图3 6 2 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 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xn ln l0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 计算出所挂钩码的重力 弹簧的弹力等于重力的大小 并将所得数据填入表格 6 以弹簧弹力为纵坐标 弹簧的伸长量为横坐标 根据所测数据在坐标纸上描点 7 按照图中各点的分布 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 9 解释函数表达式中常数的物理意义 一 实验数据的处理数据处理是对原始实验记录的科学加工 通过数据处理 往往可以从一些表面上难以察觉的 似乎毫无联系的数据中找出内在的规律 在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法 核心要点突破 1 列表法在记录和处理数据时 常常将数据列成表格 数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系 有助于找出物理量之间的规律性的联系 列表的要求是 1 写明表的标题或加上必要的说明 2 必须交待清楚表中各符号所表示的物理量的意义 并写明单位 单位写在标题栏中 3 表中的数据要能正确反映测量结果的有效数字 2 作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一 用作图法处理数据的优点是直观 简便 有取平均的效果 由图线的斜率 截距 包围的面积等可以研究物理量之间的变化关系 找出规律 作图的规则 1 作图一定要用坐标纸 坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来确定 2 要标明坐标轴的名称 单位 在坐标轴上每隔一定相等的间距标明数值 3 画线时要用直尺 直线 折线 或曲线尺 光滑曲线 画线时不一定通过所有的数据点 而要使数据点在线的两侧均匀合理分布 4 在图上求直线的斜率时 要选取线上相距较远的两点 不一定要取原来测的数据点 5 作图时常设法使图线线性化 即将 曲改直 将不易看出二者关系的曲线改画成关系明朗的直线 二 实验中的注意事项1 实验中不要悬挂太多的钩码 以免超过弹簧的弹性限度 2 每次所挂钩码的质量差尽量大一些 从而使坐标上描的点尽可能稀一些 这样作出的图线更精确 3 测弹簧长度时 一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量 刻度尺要保持竖直并靠近弹簧 以免增大误差 4 画线时 对偏离过大的点要舍去不用 三 实验中的误差来源1 测量弹簧长度时的误差 2 描点画线时的误差 做 探究弹力和弹簧伸长的关系 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 描出各组数据 x f 对应的点 并用平滑的曲线连结起来b 记下弹簧不挂钩码时 其下端在刻度尺上的刻度l0c 将铁架台固定于桌子上 也可在横梁的另一侧挂上一定的配重 并将弹簧的一端系于横梁上 在弹簧附近竖直固定一刻度尺 课堂互动讲练 d 依次在弹簧下端挂上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 写出弹力与伸长量的关系式 首先尝试写成一次函数 不行再写成二次函数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起来 解析 在做 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 首先应将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上 在弹簧的附近竖直固定一把刻度尺 并测出弹簧自然下垂时的长度l0 然后才在弹簧下端悬挂钩码进行实验 作图探究弹力与伸长量的关系式 故实验步骤的先后顺序为cbdaefg 答案 cbdaefg 某同学用如图3 6 3所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 然后在弹簧下端挂上砝码 并逐个增加砝码 测出指针所指的标尺刻度 所得数据列表如下 重力加速度g取9 8m s2 图3 6 3 1 根据所测数据 在图3 6 4坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线 图3 6 4 2 根据所测得的数据和关系曲线可以判断 在 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格的弹簧劲度系数为 n m 解析 1 根据表中数据描点 按照各点的分布与走向 作出一条平滑的曲线 如图3 6 5所示 图3 6 5 2 由关系曲线可以看出 砝码质量在0 500g范围内 图线近似为一条直线 即满足弹簧的拉力和形变量成正比 胡克定律 当不挂砝码时 弹簧的长度l0 15 10 2m 当砝码质量m 500g时 l 35 10 2m 由 f mg k x得 答案 1 如图3 6 5所示 2 0 500g25 方法总结 1 据所给实验数据描点 然