高考物理总复习（重难点突破+题型探究）第二章第5课 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

第5课实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 第二单元实验与探究 一 实验目的1 探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2 学会利用列表法 图象法 函数法处理实验数据的科学方法 二 实验原理1 弹簧受力会发生形变 形变的大小与受到的外力有关 沿着弹簧的方向拉弹簧 当形变稳定时 弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的 2 用悬挂法测量弹簧的弹力 运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 3 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 实验器材轻质弹簧 一根 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 重垂线 坐标纸 毫米刻度尺 四 实验步骤 一 仪器的安装1 如图所示 将铁架台放在桌面上 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1mm 固定于铁架台上 并用重垂线检查刻度尺是否竖直 二 操作与记录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 三 数据处理及分析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 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 五 注意事项1 实验中弹簧下端挂的钩码不能太多 以免弹簧被过分拉伸 超过弹簧的弹性限度 2 要使用轻质弹簧 且要尽量多测几组数据 3 本实验是探究性实验 实验前并不知道其规律 所以描点以后所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连接这些点 4 如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横坐标 得到的不是正比例函数 关系较为复杂 因此最好用弹簧的伸长为横坐标 5 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 例1 2012 广东高考 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 选填 水平 或 竖直 方向 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 数据如表 实验步骤的掌握 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最小分度为 3 如图是该同学根据表中数据作的图 纵轴是砝码的质量 横轴是弹簧长度与 选填 l0 或 lx 的差值 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 结果保留两位有效数字 重力加速度取9 8m s2 解析 1 测量弹簧的长度时应在竖直方向 2 测量仪器是10分度的 需要估读到最小精度的下一位 则此刻度尺的最小精度应为1mm 故l3读数错误 3 横轴表示的是弹簧的形变量 故为弹簧长度与lx的差值 4 由mg kx得图象的斜率k 0 5 故k 4 9n m 挂了砝码盘后弹簧伸长了2cm 由mg kx知其质量为10g 答案 1 竖直 2 静止l31mm 3 lx 4 4 910 方法点窍近几年来 为了降低实验题考查操作步骤的难度 常采用提取关键步骤让学生来填空的做法 所以要求同学们在复习实验的操作步骤时要善于提取关键段或关键词 实验数据的处理 例2 2013 揭阳模拟 某同学利用如图甲装置做 探究弹簧弹力大小与其长度的关系 的实验 1 在安装刻度尺时 必须使刻度尺保持 状态 2 他通过实验得到如图乙所示的弹力大小f与弹簧长度x的关系图线 由此图线可得该弹簧的原长x0 cm 劲度系数k n m 3 他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计 当弹簧测力计上的示数如图丙所示时 该弹簧的长度x cm 解析 1 弹簧竖直 刻度尺也应竖直 2 f 0时 x 4cm 即弹簧的原长x0 4cm fx图象的斜率表示劲度系数k 50n m 3 由图丙知f 3n 即k x 3n 则弹簧的伸长量 x m 6cm 故弹簧的长度x x0 x 10cm 答案 1 竖直 2 450 3 10 方法点窍图象法处理数据要注意 1 建立坐标系 标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位 2 标度 标度要适