新课标高考物理一轮复习主题二相互作用牛顿运动定律2_1_4实验：探究弹力和弹簧伸长的关系课件

1、相互作用牛顿运动定律教材复习课回归教材落实双基基础自主落实J自主预习自我诊断知识梳理实验原理图、实验目的1. 探究弹力和弹簧伸长量的定量关系.2. 学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据.二、实验器材毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸三、实验步骤1. 安装实验仪器（如实验原理图所示）.2. 测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的 质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据.3. 根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标.4. 按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条 他的曲线（包括直线）使曲线过尽可能多的点，不在曲线上的点要注意使曲线两侧的点数大致

2、相同.5. 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，如果不行再考虑二次函数.U!h注意事项1.安装实验装置：要保持刻度尺并靠近弹簧.2不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要，以免超过弹簧的弹性限度.3尽量多测几组数据：要使用弹簧，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.知识诊断1.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量（） 答案X2弹簧被拉伸时不能超出它的弹性限度（）答案V3. 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（）答案V4用几个不同的弹簧，分别测出几组拉

3、力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等（答案X核心要点突破H精研教材重难突破要点一实验原理与实验操作 要点深化实验原理的理解 弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大，超过弹性限度后F=kx不再成立典例剖析某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的 实验.甲乙(1) 图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7735;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量川为cm；(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

4、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AI与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA9造成这种现象的主要原因审题指导根据示数可判断刻度尺的精确度.一开始为直线，后来为曲线，说明开始胡克定律成立，后来不成立.S尝试解答弹簧伸长后的总长度为14.66 cm,则伸长量 J/= 14.66 cm7.73 cm=6.93 cm.逐一增挂钩码，便于有规律 地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度 而损坏弹簧.(3)AB段明显偏离直线04,伸长量/不再与弹力 F成正比，是超出弹簧的弹

5、性限度造成的.答案(1)6.93A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限I题后反思A实验中测量弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于静 止状态时测量.1=.(2)实验目的是探究弹力与弹簧伸长量间的关系，记录数据时要注意弹力、弹簧长度、弹簧原长及弹簧伸长量间的关系.变式训练(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A.弹簧被拉伸时，所挂钩码越多，误差越小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. 用直尺测得的弹簧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

6、”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1,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厶 把 乙一I。作为弹簧的伸长量小 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列选项中的（）ABCD解析(1)实验中应以所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来改变对弹簧的拉力，以探究弹力 与弹簧伸长的关系，并且保证拉力和重力平衡，应选B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量兀0,所以选C答案(1)B (2)C要点二数据处理与误差分析 要点深化1.实验数据处理方法 (1)列表法将测得的F、兀填入设计好的表格中，可以

7、发现弹力F与弹簧伸长量兀的比值在误差允许范围内是相等的.(2)图象法以弹簧伸长量兀为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、兀各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线.(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系2.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.典例剖析（2017中山模拟）某同学用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分别测出指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下（重力加速度g取10 m/s2）：代表符号5Li

8、l2l5l6钩码质量m/g0100200300400500600 J700刻度尺的 刻度x/cm11.7013.4015.101&620.3022.1024.05(1)表中有一个数值在记录时有误，它的代表符号是实验中，代表符号为乙的数值还没有测定，请你根据图 乙将这个测量值填入记录表中.图线来分析实验数据.该同学认为可以通过绘制x-zn他根据实验数据在图丙中标出了厶、1乙和乙、厶、6、乙7对应的坐标点，请你在图丙中标出乙3对应的坐标点，并画出兀m图线.图线可计算出该弹簧的劲度系数为(4)根据x mN/m(结果保留三位有效数字)屮思路点拨(1)刻度尺读数时一定要估读.(2)注意图象纵坐标是否从零

9、开始.尝试解答(1)毫米刻度尺读数应该读到毫米的下一位，故 根据表格中的数据分析可知乙有误.(2)由指针所指刻度可知L3的数值为16.85 cm. 描点连线如图所示:、x/cmxlOg)由图线的斜率的倒数得=0 24_012 N/m58.3 N/m.答案乙16.85 (3)见解析58.3(56.5585均正确)I题后反思A(1) 由于实验存在误差，依据实验数据描出的点可能不全在一 条直线上.If(2) 连线时应让直线通过尽量多的点，不在直线上的点尽量对 称地分布在直线两侧，偏离直线较远的点应舍去.【变式训练在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中.(1) 某同学使用两条不同的轻质弹簧“和方，得到弹

10、力与弹簧长度的图象如图所示.下列表述正确的是()8.0 10.() 12.014.() 16.0 18.() /cmA的原长比b的长A的劲度系数比方的大C. “的劲度系数比的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比(2) 为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来， 在自由端挂上不同质量的钩码实验测出了钩码质量加与弹簧长度/的相应数据，其对应点已在图上标出.作出加一2的关系图线.弹簧的劲度系数为N/m(结果保留3位有效数字).2.52.01.51.00.50.0111Tf1i9(3) 若悬挂的钩码的质量比所标数值偏小些，则实验测得的弹簧的劲度系数比实际劲度系数偏解析(1)题图图线的斜率表示弹簧

11、的劲度系数，所以“的劲度系数比b的大，由于图象没有通过原点，弹簧的长度等于原 长加变化量，弹簧的长度和弹力不成正比.由胡克定律F=kx得： k=2=gk 斜=0.255 N/m.(3) 因钩码所标数值比实际质量偏大，且所用钩码越多，偏差越大，因此所作出的加一？图线比实际情况下的图线斜率(即劲度系数)偏大.答案(1)B (2)0.255 大要点三实验的改进与创新要点深化以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目,不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点.(1) 将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向 做实验.消除了弹簧自重的影响.替代npiT尺(2) 如下图，由坐标

12、纸作图得F-x图象替代由传感器和计算机输入数据直接得Fr图象.典例剖析在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如右图所示.所用的每个钩码 的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测岀不挂 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组数据在下图坐标纸中描点，请作出F-L图线.由此图线可得出弹簧的原长0=cm,劲度系数k=N/m.(3) 根据以上该同学的实验情况，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，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置

13、相比较. 优点在于：;缺点在于：.思路点拨(1)画图象时要用平滑的曲线将各点连接起来.(2) 注意超过弹簧弹性限度图线会弯曲.(3) 弹簧改成水平放置可消除自身重力引起的误差.尝试解答用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示.(2) 弹簧的原长即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知, 0=5X10-2 m=5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，k=20 N/m.(3) 记录数据的表格如下：次数123456弹力F/N弹簧的长度L/10-2 m弹簧的伸长量x/10-2 m(4) 优点：避免弹簧自身所受重力对实验的影响.缺点：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大.答案见解析图(2)5 20 (3)见解析(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩 擦造成实验的误差增大题后反思A本方案在水平方向上测量实验数据，消除了由弹簧自身重力引起的误差，但由于摩擦造成的实验误差较大，可考虑用力传感 器来改进实验.变式训练在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸 长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中:伸长量 x/(