高中物理 实验1探究弹力和弹簧伸长的关系课件 新人教版必修1

知识与技能1 理解该实验的原理 2 了解实验器材及步骤 过程与方法学习本实验所用的科学方法情感 态度与价值观培养学生认真读取数据 一丝不苟的科学精神 1 如下图所示 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重力大小相等 2 用刻度尺测量出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x 建立坐标系 以纵坐标表示弹力大小F 以横坐标表示弹簧的伸长量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 轻质弹簧 一根 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 重垂线 坐标纸 三角板 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 将已知质量的钩码挂在弹簧的下端 在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力 填写在记录表格里 3 改变所挂钩码的质量 重复上述的实验过程多次 1 用公式x L L0计算出弹簧各次的伸长量 填入上表 2 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 3 以弹簧伸长量为自变量 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 4 得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系 研究并解释函数表达式中常数的物理意义 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作 故存在较大的测量误差 另外由于弹簧自身的重力的影响 即当未放重物时 弹簧在自身重力的作用下 已经有一个伸长量 这样在作图线时 图线与x轴有一截距 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一些 这样作出的图线精确 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 刻度尺要保持竖直并靠近弹簧 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 例1某同学在做 探索弹力与弹簧伸长的关系 实验时 所得的数据如下表所示 1 画出弹力F与伸长量x的关系图线 实验中所挂钩码 每个50g 当地重力加速度g 10m s2 2 写出弹力F与弹簧伸长量x的关系式 3 指出表达式中常量的物理意义 4 若以弹力为纵坐标 以弹簧长度为横坐标 画出对应的图线 写出函数关系式 说明常量的物理意义 解析 1 每个钩码重mg 0 05 10N 0 5N 由二力平衡 弹力大小等于所挂钩码重量 则 建立直角坐标系描点作图 如图所示 意义 6 17 0 463为纵截距 是一个与伸长量无关的常数 变式训练1某同学用如下图所示装置做 探究弹力和弹簧伸长关系 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 在下图所示的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 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格弹簧的劲度系数 N m 答案 1 见解析 2 0 4 925 解析 本例主要考查用图象法处理数据的方法 以及根据实验结果 图象 判断分析实验结论的能力 1 根据题目中所测量的数据进行描点 然后用平滑的曲线 或直线 连接各点 在连接时应让尽量多的点落在线上 偏差比较大的点舍去 不在线上的点尽量平均分布在线的两侧 如图 例2 1 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 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下图中的 答案 1 AB 2 C解析 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 本实验中应以需要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 以改变对弹簧的拉力 来探索弹力与弹簧伸长的关系 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 变式训练2 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验结论表明 在不超出弹性范围的情况下 弹簧的弹力跟伸长量成正比 如果以弹簧的总长为自变量 弹力为函数 则此时函数关系如何 答案 见解析 解析 设弹簧原长为l0 受外力F作用后的长度为l 因为实验结果表明F kx 而此时的形变 伸长 量x l l0 代入结论得F k x k l l0 kl kl0即F kl kl0 式中k是一个