创新设计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

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 注意事项1 安装实验装置 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 尽量多测几组数据 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 误差分析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 热点一实验原理与实验操作 例1 某中学的物理兴趣实验小组在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验时 分成了两组来进行探究分析 图1 1 小组甲对两个劲度系数不同的弹簧a和弹簧b进行了探究 根据测量的实验数据以弹簧的伸长量 x 为纵坐标 以弹簧的弹力 f 为横坐标 在同一坐标系中作出了两弹簧的图象 从图象上看两弹簧的图线的后半段均向上发生了弯曲 其原因是 如果选用其中的一个弹簧制作成精确度比较高的弹簧测力计 则应选 填 a 或 b 2 小组乙的同学完成了如下的操作 a 将带铁夹的铁架台放在水平桌面上 将弹簧的一端固定在铁夹上使其呈自然状态 并在竖直的弹簧附近平行弹簧固定一刻度尺b 以弹簧的伸长量 x 为纵坐标 以弹簧的弹力 f 为横坐标 根据以上测量的数据在坐标系中描点 并用一条平滑的线连接起来c 写出弹簧的弹力与弹簧形变量的关系式 并对该关系式中的常量进行解释 d 从刻度尺上读出弹簧下端不悬挂钩码时 弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度值 记为l0e 然后在弹簧的下端依次悬挂1 2 3 4 个钩码 当弹簧稳定时 依次读出弹簧下端所对应的刻度值 分别记为l1 l2 l3 l4 并将对应的数据记录在表格中 随后将钩码取下请将以上的实验步骤按照正确的顺序排列 将步骤前的字母填在横线上 解析 1 图象后半段向上弯曲表明弹簧已经超过了其弹性限度 若要制作一个精确度较高的弹簧测力计 应选弹簧a 因为弹簧a的劲度系数较小 较小的力能使弹簧a发生较明显的形变 便于测量 2 实验步骤的排列顺序为adebc 答案 1 弹簧已经超过了其弹性限度 a 2 adebc 特别提醒 1 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 明确三者之间的关系 2 建立平面直角坐标系时 两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当 不可过大 也不可过小 描线的原则 尽量使各点落在一条直线上 少数点分布于线两侧 描出的线不应是折线 而应是平滑的直线 热点二数据处理及误差分析 例2 2015 福建理综 19 1 某同学做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验 1 图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 其示数为7 73cm 图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度 此时弹簧的伸长量 l为cm 图2 2 本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力 关于此操作 下列选项中规范的做法是 填选项前的字母 a 逐一增挂钩码 记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重b 随意增减钩码 记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 3 图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 l与弹力f的关系图线 图线的ab段明显偏离直线oa 造成这种现象的主要原因是 解析 1 由题图乙知 读数为14 66cm 所以弹簧伸长量 l 14 66 7 73 cm 6 93cm 2 若随意增减钩码 作图不方便 有可能会超出弹簧的弹性限度 所以应逐一增挂钩码 选项a正确 3 由题图丙知ab段弹簧伸长量与弹力不成线性关系 是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度 答案 1 6 93 2 a 3 钩码重力超过弹簧的弹性限度 1 解答本题应关注以下三点 1 刻度尺读数时 对有效数字的要求 2 逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响 3 从实验注意事项的角度分析图象弯曲的原因 反思总结 2 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 热点三实验的改进与创新1 实验原理的创新 如图3甲 乙 丙所示 图3 例3 用如图4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 图4 1 以x为横坐标 f为纵坐标 在图5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 图5 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 1 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 答案 4 49 2 能 2 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 图8 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 图9 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 3 由题图9可以看出 当拉力较大时 图象的斜率增大 这表明增大一定的伸长量 需要的拉力变大 因此橡皮筋更不容易发生形变 答案 1 1 30 2 12 3 不容易 3 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 由表可知所用刻度尺的最小分度为 3 图10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10 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 为保证弹簧的形变