高考物理总复习 第二章 相互作用 241 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 01 02 03 04 实验基础梳理 实验基础梳理 实验基础梳理 1 钩码标值不准确 弹簧长度测量不准确带来误差 2 画图时描点及连线不准确也会带来误差 1 安装装置 要保持刻度尺竖直并靠近弹簧 2 不要超过弹性限度 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多 以免超过弹簧的弹性限度 3 尽量多测几组 要使用轻质弹簧 且要尽量多测几组数据 4 观察所描点的走向 不要画折线 5 统一单位 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 注意事项 误差分析 实验热点突破 例1 2017 蚌埠模拟 如图1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实验 1 实验中还需要的测量工具有 毫米刻度尺 转到解析 2 如图乙所示 根据实验数据绘图 纵轴是钩码质量m 横轴是弹簧的形变量x 由图可知 图线不通过原点的原因是 弹簧的劲度系数k n m 计算结果保留2位有效数字 重力加速度g取9 8m s2 3 如图丙所示 实验中用两根不同的弹簧a和b 画出弹簧弹力f与弹簧长度l的f l图象 下列说法正确的是 a a的原长比b的长b a的劲度系数比b的大c a的劲度系数比b的小d 弹力与弹簧长度成正比 弹簧有重力 4 9 b 热点一教材原型实验 实验热点突破 转回原题 解析 1 实验需要测量弹簧伸长的长度 故需要毫米刻度尺 2 图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比 则k f x 4 9n m 由图可知 当f 0时 x大于零 说明没有挂重物时 弹簧有伸长 是由于弹簧自身的重力造成的 故图线不过原点的原因是弹簧有自重 实验中没有考虑 或忽略了 弹簧的自重 3 在图象中横截距表示弹簧的原长 故b的原长比a的长 选项a错误 在图象中斜率表示弹簧的劲度系数k 故a的劲度系数比b的大 选项b正确 c错误 弹簧的弹力满足胡克定律 弹力与弹簧的形变量成正比 故选项d错误 答案 1 毫米刻度尺 2 弹簧有重力4 9 3 b 实验热点突破 变式训练1 2017 南岸区模拟 某同学在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 时 将轻质弹簧竖直悬挂 弹簧下端挂一个小盘 在小盘中增添砝码 改变弹簧的弹力 通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x 实验得到了弹簧指针位置x与小盘中砝码质量m的图象如图乙所示 g取10m s2 回答下列问题 1 某次测量如图2甲所示 指针指示的刻度值为 cm 刻度尺单位为cm 2 从图乙可求得该弹簧的劲度系数为 n m 结果保留两位有效数字 18 00 转回原题 3 另一同学在做该实验时有下列做法 其中正确的是 a 实验中未考虑小盘的重力b 刻度尺零刻度未与弹簧上端对齐c 读取指针指示的刻度值时 选择弹簧指针上下运动最快的位置读取d 在利用x m图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据 0 30 ad 实验热点突破 转回原题 规律总结 反思总结 实验数据处理的三种方法 1 图象法 根据测量数据 在建好直角坐标系的坐标纸上描点 以弹簧的弹力f为纵轴 弹簧的伸长量x为横轴 根据描点的情况 作出一条经过原点的直线 2 列表法 将实验数据填入表中 研究测量的数据 可发现在实验误差允许的范围内 弹力与弹簧伸长量的比值是一常数 3 函数法 根据实验数据 找出弹力与弹簧伸长量的函数关系 实验热点突破 热点二实验拓展创新本实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查 因此 要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养 善于用教材中实验的原理 方法和技巧处理新问题 高考考情演变 装置时代化 求解智能化1 弹力的获得 弹簧竖直悬挂 重物的重力作为弹簧的拉力 存在弹簧自重的影响 弹簧水平使用 重物的重力作为弹簧的拉力 消除了弹簧自身的影响 2 图象的获得 由坐标纸作图得f x图象 由传感器和计算机输入数据直接得f x图象 实验热点突破 例2 用如图3所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系 轻弹簧上端固定一个力传感器 然后固定在铁架台上 当用手向下拉伸弹簧时 弹簧的弹力可从传感器读出 用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度 从而确定伸长量 测量数据如表格所示 1 以x为横坐标 f为纵坐标 在图4的坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系的图线 2 由图线求得该弹簧的劲度系数为 保留两位有效数字 解析横轴表示伸长量x 纵轴表示弹力f 按照表格数据 描点画图 得到一条直线 图象斜率代表弹簧劲度系数 答案 1 如图 2 75n m 74 76n m均正确 75n m 实验热点突破 变式训练2 2017 商丘模拟 1 某次研究弹簧所受弹力f与弹簧长度l关系实验时 得到如图5a所示的f l图象 由图象可知 弹簧原长l0 cm 求得弹簧的劲度系数k n m 2 按如图b的方式挂上钩码 已知每个钩码重g 1n 使 1 中研究的弹簧压缩 稳定后指针指示如图b 则指针所指刻度尺示数为 cm 由此可推测图b中所挂钩码的个数为 个 3 0 200 1 50 3 解析 1 由胡克定律f k l l0 结合题图a中数据得l0 3 0cm k 200n m 2 由题图b知指针所示刻度为1 50cm 由f k l0 l 可求得此时弹力为f 3n 故所挂钩码的个数为3个 答案 1 3 0200 2 1 503 备选训练 审题视点 1 要让尽可能多的点分布在画出的直线上 不在直线上的点 要尽可能均匀分布在直线两侧 偏离直线较远的点舍去 2 由f kx求k 备选训练1 2011 安徽卷 21 1 为了测量某一弹簧的劲度系数 将该弹簧竖直悬挂起来 在自由端挂上不同质量的砝码 实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据 其对应点已在图中标出 g 9 8m s2 作出m l的关系图线 弹簧的劲度系数为 n m 0 259 注意画线方法 备选训练 备选训练2 2016 长春质量监测 在探究弹力和弹簧伸长的关系时 某同学先按图6对弹簧甲进行探究 然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图7进行探究 在弹簧弹性限度内 将质量为m 50g的钩码逐个挂在弹簧下端 分别测得图6 图7中弹簧的长度l1 l2 如下表所示 1 已知重力加速度g 9 8m s2 要求尽可能多地利用测量数据 计算弹簧甲的劲度系数k n m 结果保留两位有效数字 2 由表中数据 填 能 或 不能 计算出弹簧乙的劲度系数 49能 转到解析 备选训练 转回原题 备选训练 备选训练3 某同学探究一条橡皮筋的弹力和伸长量之间的关系 实验时使用了一条拉伸一定长度后粗细会明显变化的橡皮筋 利用弹簧秤测出橡皮筋弹力的大小 利用刻度尺测出橡皮筋的长度 1 某次测橡皮筋的弹力时 弹簧秤的示数如图8所示 读数为 n 2 该同学根据实验测得的橡皮筋的弹力f与橡皮筋伸长量 x的数据作出f x图象 如图9所示 从图上可以看出 在弹力较小时 橡皮筋的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律 这时橡皮筋的劲度系数为 n m 3 由图9可以看出 当拉力较大时 橡皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明显的变化 这时拉力越大 橡皮筋越 填 容易 或 不容易 发生形变 1 30 转到解析 12 不容易 备选训练 转回原题 备选训练 备选训练4 2017 安徽黄山模拟 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 方向 填 水平 或 竖直 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