高考物理一轮总复习 第二章 相互作用 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

相互作用 第二章 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 栏目导航 一 实验目的1 探究弹力和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 二 实验原理利用悬挂法 1 弹簧弹力 f 等于下面悬挂的钩码的重力 2 弹簧伸长量 x 等于弹簧的现长 l 减去原长 l0 3 多测几组 找出f与x的关系 知识梳理 夯实基础 三 实验器材弹簧 毫米刻度尺 铁架台 钩码若干 坐标纸四 实验步骤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 让其自然下垂 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 2 用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0 即原长 3 如图所示 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 4 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 误差分析1 本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的 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 可以提高实验的精确度 2 弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源 所以 测量时尽量精确地测量弹簧的长度 3 在f x图象上描点 作图不准确 七 注意事项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 弹簧弹力有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弹性限度 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 描线的原则是 尽量使各点落在描画出的线上 少数点分布于线两侧 描出的线不应是折线 而应是光滑的曲线 八 实验改进在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 也可以不测量弹簧的自然长度 而以弹簧的总长作为自变量 弹力为函数 作出弹力与弹簧长度的关系图线 这样可以避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差 考点1基本操作及注意事项 例1 2016 江苏苏州模拟 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 刻度尺 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 200 弹簧自重 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 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 cbdaefg 解析 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 81 7 0 0122 考点3实验创新设计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 2 利用传感器 将弹簧水平放置 一端固定在传感器上 对弹簧施加变化的作用力 推力或拉力 时 得到对应的弹