高考物理大一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件 新人教版.ppt

考点一实验原理及操作 考点二数据处理及误差分析 考点三创新实验探究 考点 高三物理一轮复习 实验二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量的关系 2 学会利用图象法处理实验数据 探究物理规律 实验原理1 如右图所示 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钩码拉力下的伸长量x 建立直角坐标系 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 就可探知弹力大小与伸长量间的关系 实验器材铁架台 弹簧 毫米刻度尺 钩码若干 三角板 坐标纸 重锤线 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 如下图所示 在弹簧下端挂质量为m1的钩码 测出此时弹簧的长度l1 记录m1和l1 填入自己设计的表格中 3 改变所挂钩码的质量 测出对应的弹簧长度 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 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 写出图线所代表的函数 并解释函数表达式中常数的物理意义 误差分析1 钩码标值不准确造成系统误差 2 弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差 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 但应注意一定要使不在直线上的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 例1 如图甲所示 用铁架台 弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系 1 为完成实验 还需要的实验器材有 2 实验中需要测量的物理量有 3 图乙是弹簧弹力f与弹簧伸长量x的f x图线 由此可求出弹簧的劲度系数为 n m 图线不过原点的原因是由于 考点一实验原理及操作 4 为完成该实验 设计的实验步骤如下 a 以弹簧伸长量为横坐标 以弹力为纵坐标 描出各组 x f 对应的点 并用平滑的曲线连接起来 b 记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0 c 将铁架台固定于桌子上 并将弹簧的一端系于横梁上 在弹簧附近竖直固定一把刻度尺 d 依次在弹簧下端挂上1个 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 如果不行 则考虑二次函数 考点一实验原理及操作 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出来 1 根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量 2 根据实验原理 实验中需要测量的物理量有弹簧的原长 弹簧所受外力与对应的伸长量 或与弹簧对应的长度 3 取图象中 0 5 0 和 3 5 6 两个点 代入f kx可得k 200n m 由于弹簧自重的原因 使得弹簧不加外力时就有形变量 4 根据完成实验的合理性可知先后顺序为cbdaefg 解析 答案 1 刻度尺 2 弹簧原长 弹簧所受外力与对应的伸长量 或与弹簧对应的长度 3 200弹簧自重 4 cbdaefg 考点一实验原理及操作 例2 某实验小组做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验 实验时 先把弹簧平放在桌面上 用直尺测出弹簧的原长l0 4 6cm 再把弹簧竖直悬挂起来 在下端挂钩码 每增加一只钩码均记下对应的弹簧长度x 数据记录如下表所示 1 根据表中数据描点并作图 如图所示 考点二数据处理及误差分析 解析 1 根据表中数据作出f x图线 2 由此图线可得 该弹簧劲度系数k n m 3 图线与x轴的交点坐标大于l0的原因是 3 由题意知 测弹簧的原长l0时 弹簧是平放在桌面上的 当弹簧竖直悬挂时 由于弹簧自身重力的影响 即使不挂钩码 弹簧也会伸长一小段 所以图线与x轴的交点坐标大于l0 解析 答案 1 见解析 2 50 3 未考虑弹簧自身重力的影响 考点二数据处理及误差分析 考点三创新实验研究 表格显 隐 例3 2014 高考新课标全国 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 a 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 取重力加速度为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 1 将表中数据补充完整 2 以n为横坐标 1 k为纵坐标 在图 b 给出的坐标纸上画出1 k n图象 解析 考点三创新实验研究 3 图 b 中画出的直线可近