高考物理大一轮复习 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系课件 粤教版.ppt

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系,注意事项1安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。3尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。4观察所描点的走向：不要画折线。5统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。,误差分析1钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。2画图时描点及连线不准确也会带来误差。,热点一实验原理与实验操作【例1】某中学的物理兴趣实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验时，分成了两组来进行探究分析。,图1,（1）小组甲对两个劲度系数不同的弹簧a和弹簧b进行了探究，根据测量的实验数据以弹簧的伸长量（x）为纵坐标，以弹簧的弹力（f）为横坐标，在同一坐标系中作出了两弹簧的图象，从图象上看两弹簧的图线的后半段均向上发生了弯曲，其原因是_，如果选用其中的一个弹簧制作成精确度比较高的弹簧测力计，则应选（填“a”或“b”）。,（2）小组乙的同学完成了如下的操作：a将带铁夹的铁架台放在水平桌面上，将弹簧的一端固定在铁夹上使其呈自然状态，并在竖直的弹簧附近平行弹簧固定一刻度尺b以弹簧的伸长量（x）为纵坐标，以弹簧的弹力（f）为横坐标，根据以上测量的数据在坐标系中描点，并用一条平滑的线连接起来c写出弹簧的弹力与弹簧形变量的关系式，并对该关系式中的常量进行解释,d从刻度尺上读出弹簧下端不悬挂钩码时，弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度值，记为l0e然后在弹簧的下端依次悬挂1、2、3、4个钩码，当弹簧稳定时，依次读出弹簧下端所对应的刻度值，分别记为l1、l2、l3、l4并将对应的数据记录在表格中，随后将钩码取下请将以上的实验步骤按照正确的顺序排列，将步骤前的字母填在横线上：。,解析（1）图象后半段向上弯曲表明弹簧已经超过了其弹性限度；若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧a，因为弹簧a的劲度系数较小，较小的力能使弹簧a发生较明显的形变，便于测量。（2）实验步骤的排列顺序为adebc。答案（1）弹簧已经超过了其弹性限度；a（2）adebc,反思总结,（1）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，明确三者之间的关系；（2）建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当，不可过大，也不可过小。描线的原则：尽量使各点落在一条直线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的直线。,热点二数据处理及误差分析【例2】2015福建理综，19（1）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。（1）图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为cm；,图2,（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是；（填选项前的字母）a逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重b随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力f的关系图线，图线的ab段明显偏离直线oa，造成这种现象的主要原因是_。,解析（1）由题图乙知，读数为14.66cm，所以弹簧伸长量l（14.667.73）cm6.93cm。（2）若随意增减钩码，作图不方便，有可能会超出弹簧的弹性限度，所以应逐一增挂钩码，选项a正确。（3）由题图丙知ab段弹簧伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。答案（1）6.93（2）a（3）钩码重力超过弹簧的弹性限度,1解答本题应关注以下三点（1）刻度尺读数时，对有效数字的要求。（2）逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响。（3）从实验注意事项的角度分析图象弯曲的原因。,反思总结,2实验数据处理的三种方法（1）图象法：根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力f为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。（2）列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数。（3）函数法：根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。,热点三实验的改进与创新1实验原理的创新（如图3甲、乙、丙所示）,图3,【例3】用如图4所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系。轻弹簧上端固定一个力传感器，然后固定在铁架台上，当用手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出。用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量。测量数据如表格所示：,图4,（1）以x为横坐标，f为纵坐标，在图5的坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系的图线。,图5,（2）由图线求得该弹簧的劲度系数为（保留两位有效数字）。解析横轴表示伸长量x，纵轴表示弹力f，按照表格数据，描点画图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数。,答案（1）如图（2）75n/m,1（2016长春质量监测）在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图6对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图7进行探究。在弹簧弹性限度内，将质量为m50g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图6、图7中弹簧的长度l1、l2，如下表所示。,（1）已知重力加速度g9.8m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数kn/m（结果保留两位有效数字）。（2）由表中数据（填“能”或“不能”）计算出弹簧乙的劲度系数。,答案（4）49（2）能,2某同学探究一条橡皮筋的弹力和伸长量之间的关系，实验时使用了一条拉伸一定长度后粗细会明显变化的橡皮筋。利用弹簧秤测出橡皮筋弹力的大小，利用刻度尺测出橡皮筋的长度。（1）某次测橡皮筋的弹力时，弹簧秤的示数如图8所示，读数为n。,图8,（2）该同学根据实验测得的橡皮筋的弹力f与橡皮筋伸长量x的数据作出fx图象，如图9所示。从图上可以看出，在弹力较小时，橡皮筋的弹力与伸长量的关系遵循胡克定律，这时橡皮筋的劲度系数为n/m。,图9,（3）由图9可以看出，当拉力较大时，橡皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明显的变化，这时拉力越大，橡皮筋越（填“容易”或“不容易”）发生形变。,（3）由题图9可以看出，当拉力较大时，图象的斜率增大，这表明增大一定的伸长量，需要的拉力变大，因此橡皮筋更不容易发生形变。答案（1）1.30（2）12（3）不容易,3（2017安徽黄山模拟）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在方向（填“水平”或“竖直”）。（2）弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为l0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为l1至l6。数据如下表：,表中有一个数值记录不规范，代表符号为。由表可知所用刻度尺的最小分度为。,（3）图10是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与的差值（填“l0”或“lx”）。,图10,（4）由图可知弹簧的劲度系数为n/m；通过图和表可知砝码盘的质量为g。（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）解析（1）为保证弹簧的形变只