高考物理总复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系配套课件.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 学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法 2 实验原理 1 如图s2 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 根据实验所得的图线 就可探究弹力大小与伸长量之间的关系 3 实验器材 轻质弹簧 一根 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 重锤线 坐标纸 三角板等 4 实验步骤 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 s2 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 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 5 数据处理 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 标度要适当 让所得到的图线布满整个坐标系 3 描点 描点时要留下痕迹 4 连线 让尽可能多的点落在同一直线上 让其余的点 落在直线的两侧 误差较大的点舍弃 5 根据图象作出结论 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 自主检测 1 双选 珠海2013届摸底 如图s2 3甲所示 一个轻质弹簧右端固定在传感器上 传感器与电脑相连 当对弹簧的左端施加变化的水平拉力时 在电脑上得到了弹簧形变量x与弹簧弹力大小f的关系图象 如图乙所示 弹簧始终在弹性限度 内 则下列判断正确的是 甲 乙 图s2 3 a 弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 b 弹簧长度的变化量与对应的弹力变化量成正比c 该弹簧的劲度系数是2n m d 当对弹簧的左端施加水平压力时 弹簧劲度系数不变解析 根据胡克定律可知 f k l l0 kx 即弹簧弹力与弹簧的形变量成正比 与弹簧长度不成正比 故a错误 b正确 在弹力与弹簧形变量图象上 图象的斜率表示劲度系数 由此可知该弹簧的劲度系数是200n m 故c错误 由于图象斜率不变 因此由实验可知该弹簧受到反向压力时 劲度系数不变 故d正确 答案 bd 2 某同学在研究性学习中 利用所学的知识解决了如下问题 一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h 25 0cm 且开口向下的小筒中 没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内 但测力计可以同弹簧的下端接触 如图s2 4甲所示 如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度l 现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数 该同学通过改变l而测出对应的弹力f 作出f l变化的图线如图乙所示 则弹簧的劲度系数为 n m 弹簧的原长l0 m 图s2 4 解析 由胡克定律可得f kx k h l l0 k h l0 kl 30 200 2 0 1 n m 因此f l图线的斜率即为弹簧的劲度系数 k 100n m k h l0 10n 得l0 0 15m 答案 1000 15 热点1 探究弹力与弹簧伸长的关系 例1 2012年广东卷 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 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 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 图s2 5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 的差值 填 l0 或 lx 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 结果保留两位有效数字 重力加速度取9 8m s2 思路导引 此题主要考查实验技能和实验规范 解析 1 弹簧的轴线必须沿重力方向 所以应沿竖直方向 2 由于表中测量值已经估读到0 1mm 所以刻度尺的最小刻度应是1mm 3 因为m0g k lx l0 nmg m0g k ln l0 整理得nmg k ln lx 所以横轴应为弹簧长度与lx的差值 答案 1 竖直 2 静止 l31mm 3 lx 4 4 910 方法技巧 用图象处理数据的解题技巧 图象法是物理实验中广泛应用的处理实验数据的方法 以下为作图的规则 1 作图一定要用坐标纸 坐标纸的大小要根据有效数字 的位数和结果的需要来定 2 要标明轴名 单位 在轴上每隔一定的间距按有效数字 的位数标明数值 3 图上的连线不一定通过所有的数据点 而应尽量使数据 点合理地分布在线的两侧 4 作图时常通过选取适当的坐标轴使图线线性化 即 变 曲为直 触类旁通 1 2011年安徽卷 为了测量某一弹簧的劲度系数 将该弹簧竖直悬挂起来 在自由