高考物理总复习 第2章 4讲 实验 弹力与弹簧伸长量的关系课件 新人教版.ppt

第四讲实验 弹力与弹簧伸长量的关系 1 知道实验原理和目的 2 知道实验的数据处理的方法 3 知道实验中的注意事项和误差分析方法 一 实验目的1 探究弹力与的定量关系 2 学会利用研究两个物理量之间的关系的方法 二 实验原理1 如图所示 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大小相等 弹簧伸长量 图象 重力 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 以表示弹力大小f 以表示弹簧的伸长量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 纵坐标 横坐标 三 实验器材 一根 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 坐标纸 三角板 铅笔 轻质弹簧 重垂线 四 实验过程1 如图所示 将铁架台放于桌面 固定好 将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上 在挨近弹簧处将刻度尺 分度值为1mm 固定于铁架台上 并用检查刻度尺是否竖直 重垂线 2 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的 3 在弹簧下端挂上一个钩码 待钩码静止后 记下弹簧下端所对应的刻度l1 刻度l0 4 用上面的方法 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 xn ln l0 一 实验中的注意事项1 实验过程中 注意拉力不要超过弹簧弹性限度 测量弹簧长度时 不要用手拉弹簧 在弹簧自然竖直状态去测量 2 强调实验的探索性 即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长量有什么关系 如果是验证实验 在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律 但这是个探索性实验 实验前并不知道这个规律 所以描点以后作的曲线是试探性的 只是分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点 3 作出直线之后 要用初中学过的正比例函数 一次函数 的知识写出直线所代表的函数解析式 即写出f kx 然后选定一组f和x 从而确定k的值 但这个实验的重点在于它的探索性 比例系数的精确度不是重点 4 要认识系数k的物理意义 即在伸长量一定时 k越大 弹力也越大 它反映了弹簧的 劲度 5 使用弹簧的伸长量数据时应采用 ln l0 即弹簧长度变化量 如果数据中不用弹簧的伸长量而用弹簧的总长 得到的不是正比例函数 请根据所学知识分析以下两题 1 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 以下说法正确的是a 弹簧被拉伸时 不能超出它的弹性限度b 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力 应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态c 用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量d 用几个不同的弹簧 分别测出几组拉力与伸长量 得出拉力与伸长量之比相等 2 某同学做 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验 他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长 用直尺测出弹簧的原长l0 再把弹簧竖直悬挂起来 挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度l 把l l0作为弹簧的伸长量x 这样操作 由于弹簧自身重力的影响 最后画出的图线可能是图中的 规范解答 本题主要考查使用弹簧时应注意的问题 还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系 1 实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象 在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力 以探索弹力与弹簧伸长的关系 并且拉力和重力平衡 所以选a b 2 由于考虑弹簧自身重力的影响 当不挂钩码时 弹簧的伸长量x 0 所以选c 答案 1 ab 2 c 二 实验数据处理1 根据所测数据在坐标纸上描点 以力为纵坐标 以弹簧伸长量为横坐标 按照图中各点的分布与走向 尝试作一条平滑的曲线 包括直线 如果所画的点不在同一条曲线上 那么应该使曲线两边的点数大致相同 根据图象形状 利用数学知识 写出以弹簧伸长量为自变量 弹力为因变量的函数关系式 理解函数关系式中常数的物理意义 2 本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系 在误差允许范围内有f kx 其中f为弹力 x是弹簧伸长量 k是一个由弹簧自身性质决定的物理量 利用如图 甲 所示装置做 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验 所用的钩码每只的质量为30g 实验中 先测出不挂钩码时弹簧的自然长度 再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端 稳定后依次测出相应的弹簧总长度 将数据填在表中 弹力始终未超过弹性限度 取g 10m s2 1 在图 乙 坐标系中作出弹簧弹力大小f跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线 2 由图线求得该弹簧的劲度系数k n m 保留两位有效数字 思维点拨 1 根据给出的数据在图中描点 描点时要保证绝大多数点落在直线上 偏离直线较远的点要舍去 2 由f k x x0 其中x0为弹簧原长 可知图线的斜率即为弹簧的劲度系数 自主解答 1 弹力大小f跟弹簧总长度x之间的函数关系图线如图所示 答案 1 如图所示 2 27 方法归纳 在物理学中经常用图象处理问题 应用图象的好处是 直观 方便 应用图象处理问题 要注意 图象斜率的意义 或曲线切线斜率的意义 图象与纵轴 横轴交点的物理意义 福建高考 某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系 实验时 将原长约200mm的橡皮筋上端固定 在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码 质量均为20g 每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量 当挂上10只钩码后 再逐一把钩码取下 每取下一只钩码 也记下对应的橡皮筋伸长量 根据测量数据 作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量 l与拉力f关系的图象如图所示 从图象中可以得出 填选项前的字母 a 增挂钩码时 l与f成正比 而减挂钩码时 l与f不成正比b 当所挂钩码数相同时 增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大c 当所挂钩码数相同时 增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等d 增挂钩码时所挂钩码数过多 导致橡皮筋超出弹性限度 解析 根据题中图象可以看出 当所挂钩码个数相等时 增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时橡皮筋的伸长量要小 这说明增挂钩码时所挂钩码个数较多 导致橡皮筋超出弹性限度 减挂钩码时未恢复原长所致 答案 d 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 并测定弹簧的劲度系数 的实验中 实验装置如图 所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力 实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度 再将5个钩码逐个挂在绳子的下端 每次测出相应的弹簧总长度 1 有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中 请作出f l图线 2 由此图线可得出该弹簧的原长l0 cm 劲度系数k n m 3 试根据以上该同学的实验情况 请你帮助他设计一个记录实验数据的表格 不必填写其实验测得的具体数据 4 该同学实验时 把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于 缺点在于 解析 1 用平滑的曲线将各点连接起来 如图所示 2 弹簧