【三维设计】高三物理备考复习 第二章 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件 新人教版（广东专版） .ppt

实验理论必备 第二章 课下知能提升 实验二 命题热点例析 一 实验目的 1 探究弹力和弹簧伸长量之间的关系 2 学会利用图像法处理实验数据 二 实验原理 1 如图实 2 1所示 在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等 2 弹簧的长度可用刻度尺直接测出 伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的图实 2 1长度进行计算 这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了 三 实验器材铁架台 弹簧 毫米刻度尺 钩码若干 三角板 坐标纸 重垂线 铅笔 四 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 如图实 2 2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 图实 2 2 3 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 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 但应注意一定要使各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 七 误差分析 1 本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小不稳定造成的 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 可以提高实验的准确度 2 弹簧长度的测量是本实验主要误差来源 所以测量时尽量精确地测量弹簧的长度 3 描点 作图不准确等 八 实验改进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 一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆 在水平方向做实验 2 另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 3 利用计算机及传感器技术 将弹簧水平放置 且一端固定在传感器上 传感器与电脑相连 对弹簧施加变化的作用力 拉力或推力 时 电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像 如图乙所示 分析图像得出结论 图实 2 3 例1 1 双选 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实 2 4中的 图实 2 4 解析 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 例2 利用如图实 2 5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 图实 2 5 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 答案 1 图见解析 2 27 例3 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 实验装置如图实 2 6所示 所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提图实 2 6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实 2 7中 请作出f l图线 图实 2 7 2 由此图线可得出的结论是 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 由图线可知在弹性限度内 弹力和弹簧的伸长量成正比 弹簧的原长l0即为弹力为零时弹簧的长度 由图像可知 l0 10 10 2m 10cm 劲度系数为图像直线部分的斜