高考物理 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系复习课件 沪科版.ppt

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 过程分析导引 实验典例精析 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系 知识要点归纳 知能优化演练 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 知识要点归纳 实验原理1 如图2 4 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 图2 4 1 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 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 一 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2 4 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 过程分析导引 图2 4 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 并得出各次弹簧的伸长量x1 x2 x3 x4 x5 二 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量之间的定量关系 解释函数表达式中常数的物理意义 三 误差分析1 弹簧长度测量的误差 2 描点画线的作图误差 四 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尽量大一些 从而使坐标上描的点尽可能稀 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一条曲线上 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 下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据 实验典例精析 1 请你在图2 4 3中的坐标系中作出f x图线 图2 4 3 2 写出图线所代表的函数式 x以m为单位 3 写出函数表达式中常数的物理意义 4 若弹簧的原长为40cm 并且以弹簧的总长度为自变量 写出函数表达式 以n和m为单位 解析 1 f x图线应为过原点的一条直线 所以作图时应用直线将所描各点连接起来 连接时应使尽可能多的点落在这条直线上 不在这条线上的点应均匀地分布在直线的两侧 图线的斜率表示弹簧的劲度系数 2 如图2 4 4所示图线得出关系式f 20 x 3 20为劲度系数 即弹簧伸长1m 其弹力增加20n 4 由 2 中关系式得f 20 x 0 4 答案 1 如图2 4 4所示 2 f 20 x 3 该弹簧每伸长1m 其弹力增加20n 4 f 20 x 0 4 图2 4 4 方法总结 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 也可以不测量弹簧的自然长度 而以弹簧的总长作为自变量 弹力为函数 作出弹力随弹簧长度的关系图线 这样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差 2010年高考浙江理综卷 在 探究弹簧弹力大小与伸长量的关系 的实验中 甲 乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧 为测量橡皮绳的劲度系数 他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码 每个钩码的质量均为m 0 1kg 取g 10m s2 并记录绳下端的坐标x加i 下标i表示挂在绳下端钩码个数 然后逐个拿下钩码 同样记录绳下端的坐标x减i 绳下端坐标的平均值xi x加i x减i 2的数据如下表 1 同一橡皮绳的x加i x减i 大于或小于 2 同学的数据更符合实验要求 甲或乙 3 选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k n m 4 为了更好地测量劲度系数 在选用钩码时需考虑的因素有哪些 解析 1 同一橡皮绳增挂钩码个数较多 导致橡皮绳超出弹性限度 在减挂钩码时仍未恢复 所以有x加i x减i 2 由实验数据可得增挂一个钩码时橡皮绳伸长的改变量 即x2 x1然后依次算出xi x1 由所给数据得改变量如下表所示 由上表可知 乙图中改变量与钩码增加近似成正比 所以乙更符合实验要求 3 由上表作图得 图2 4 5 由图2 4 5可得k乙 57 70 n m 4 尽可能使伸长量在弹性限