广西宾阳中学高一物理《实验：探究弹力和弹簧伸长的关系》课件 新人教版.ppt

实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 1 探究弹力和弹簧伸长量之间的关系 2 学会利用图象法处理实验数据 1 如图所示 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 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 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 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 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 1 弹簧拉力大小的不稳定会造成误差 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 待稳定后再读数可以提高实验的准确度 2 尽量精确地测量弹簧的长度 也是减小实验误差的基本方法 3 描点 作图不准确会造成误差 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尽量大一些 从而使坐标上描的点的间距尽可能大 这样作出的图线更精确 3 测弹簧长度时 一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量 以免增大误差 4 描点画线时 所描的点不一定都落在曲线上 但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 5 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 例1 一个实验小组在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验中 使用两条不同的轻质弹簧a和b 得到弹力与弹簧长度的图象如图所示 下列表述正确的是 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 测得的弹力与弹簧的长度成正比 b 例2 某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 然后在弹簧下端挂上砝码 并逐个增加砝码 测出指针所指的标尺刻度 所得数据列表如下 重力加速度g 9 8m s2 1 根据所测数据 在坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线 2 根据所测得的数据和关系曲线可以判断 在 范围内 弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格弹簧劲度系数为 n m 思路点拨 1 在坐标纸上描点 然后根据各点的分布与走向 用平滑的曲线 或直线 连接各点 2 满足胡克定律的应是图形中的直线部分 解析 1 如图所示 2 根据图形可以看出 当m 5 00 102g 0 5kg时 标尺刻度x与砝码质量m成一次函数关系 所以当f mg 4 9n范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k 则k 25n m 答案 1 见解析 2 0 4 9n25 例3 某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长量的关系 并测弹簧的劲度系数k 做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上 然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧 并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上 当弹簧自然下垂时 指针指示的刻度数值记作l0 弹簧下端挂一个50g的砝码时 指针指示的刻度数值记作l1 弹簧下端挂两个50g的砝码时 指针指示的刻度数值记作l2 挂七个50g的砝码时 指针指示的刻度数值记作l7 1 下表记录的是该同学已测出的6个值 其中有两个数值在记录时有误 它们的代表符号分别是 和 测量记录表 2 实验中 l3和l7两个值还没有测定 请你根据上图将这两个测量值填入记录表中 3 为充分利用测量数据 该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差 分别计算出了三个差值 d1 l4 l0 6 90cm d2 l5 l1 6 90cm d3 l6 l2 7 00cm 请你给出第四个差值 d4 cm 4 根据以上差值 可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量 l l用d1 d2 d3 d4表示的式子为 l 代入数据解得 l cm 5 计算弹簧的劲度系数k n m g取9 8m s2 解析 1 通过对6个值的分析可知记录有误的是l5 l6 2 用最小刻度是毫米的刻度尺测量时 正确读数并记录到毫米的下一位 即l3 6 85cm l7 14 05cm 3 利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d4 l7 l3 14 05cm 6 85cm 7 20cm 4 每增加50g砝码的弹簧平均伸长量 l 5 根据 f k l又 f mg所以答案 1 l5l6 2 6 85 6 84 6 86 14 05 14 04 14 06 3 l7 l37 20 7 18 7 22 4 1 75 5 28 1 如图甲所示 一个弹簧一端固定在传感器上 传感器与电脑相连 当对弹簧施加变化的作用力 拉力或压力 时 在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象 如图乙 则下列判断正确的是 a 弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比b 弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比c 该弹簧的劲度系数是200n md 该弹簧受到反向压力时 劲度系数不变 解析 由乙图可知f kx 即弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比 不与弹簧长度成正比 a错误 由 f k x可知 b说法正确 由 c正确 f x图线的斜率对应弹簧的劲度系数 而x 0和x 0时的斜率相同 故d正确 答案 bcd 2 2012 济宁高一检测 某同学在做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验中 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下图中的哪一个 解析 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 c 3 做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 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 描出各组数据 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 也可在横梁的另一侧挂上一定的配重 并将弹簧的一端系于横梁上 在弹簧附近竖直固定一刻度尺 d 依次在弹簧下端挂上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 解析 根据实验的操作过程应先安装仪器 再挂钩码然后记录数据 分析数据 最后整理即可 排列先后顺序为 cbdaefg 4 某同学在研究学习中 利用所学的知识解决了如下问题 一轻弹簧竖直悬挂在某一深度为h 25 0cm 且开口向下的小筒中 没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内 但测力计可以与弹簧的下端接触 如图甲所示 如果本实验的长度测量工具只能测出筒的下端弹簧的长度l 现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数 该同学通过改变l而测出对应的弹力f 作出f