广西宾阳中学高三物理阶段复习 3实验1探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 一 实验目的1 探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2 学会利用列表法 图象法 函数法处理实验数据的科学方法 二 实验原理1 弹簧受力会发生形变 形变的大小与受到的外力有关 沿着弹簧的方向拉弹簧 当形变稳定时 弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的 2 用悬挂法测量弹簧的弹力 运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 3 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 即寻求f kx的关系 三 实验器材轻质弹簧 钩码 一盒 铁架台 坐标纸 毫米刻度尺 四 实验过程1 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 如图所示 将已知质量的钩码挂在弹簧的下端 在平衡时测量弹簧的总长并测出钩码的重力 填写在记录表格里 3 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 填入设计的表格中 4 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 2 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 按图中各点的分布与走向 尝试做出一条平滑的曲线 包括直线 所画的点不一定都正好在这条线上 但要注意使各点大致均匀分布在曲线两侧 个别点若偏离较大 可以舍去 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 知识点拨 实验过程中的注意事项 1 每次增减钩码测量有关长度时 均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态 否则 弹簧弹力将可能与钩码重力不相等 2 弹簧下端增加钩码时 注意不能超过弹簧的弹性限度 3 测量有关长度时 应区别弹簧原长l0 实际总长l及伸长量x三者之间的不同 明确三者之间的关系 4 记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位 5 建立平面直角坐标系时 两轴上单位长度所代表的量值要适当 不可过大 也不可过小 6 描线的原则是尽量使各点落在描画出的线上 少数点分布于线两侧 描出的线不应是折线 而应是光滑的曲线 规律方法 实验图象的分析方法本实验是探究性实验 实验前并不知道其规律 所以应试探性分析描点后的图象 只有在分析了点的分布和走势以后才能用曲线来连接这些点 当所描曲线为过原点的直线时 就可以说所研究的两个物理量成正比 本实验中的误差来源主要在哪几个方面 如何尽量减小误差 提示 1 本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成读取弹簧长度时产生误差 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 当弹簧及钩码停止上下振动处于静止状态时测量弹簧的长度 可以提高实验的精确度 2 弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源 所以 测量时视线平视准确读数 尽量精确地测量弹簧的长度 3 弹簧竖直悬挂时 未考虑弹簧自身重力影响也会带来系统误差 为减小误差 实验中应使用轻质弹簧 4 在f x图象上描点 作图不准确也会引起误差 所以 每次所挂钩码的质量差尽量大一些 从而使坐标纸上描的点尽可能稀 这样作出的图线更精确 实验创新 典例 用如图装置来探究弹力和弹簧伸长量的关系 所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力 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 根据f l图线可得出该弹簧的原长l0 cm 劲度系数k n m 3 根据该同学的实验情况 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 在实验的系统误差方面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 思路点拨 本题是对探究弹力和弹簧伸长的关系的进一步深化和创新 在实验原理和数据处理等方面是相同的 解析 1 描点连线法 用平滑的曲线将各点连接起来 使点落在图线上 不能落在线上的点均匀分布在图线两侧 偏离图线过远的点应舍去 如图所示 2 弹簧的原长l0即为弹力为零时弹簧的长度 由图象可知 l0 5 10 2m 5cm 劲度系数为图象直线部分的斜率 k 20