【与名师对话】2014年高考物理总复习 第5讲 实验：探究弹力和弹簧伸张的关系课件 新人教版必修1

1、弹力弹力 伸长伸长 外力外力 刻度尺刻度尺 由拉长后的长度减去弹由拉长后的长度减去弹 簧原来的长度簧原来的长度 弹簧弹簧 刻度尺刻度尺 3按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线线(包括直线包括直线)4以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数5解释函数表达式中常量的物理意义解释函数表达式中常量的物理意义五、误差分析五、误差分析1本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来成的，因此，使弹簧的悬挂

2、端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度2弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，测弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度量时尽量精确地测量弹簧的长度3在在Fx图象上描点、作图不准确图象上描点、作图不准确六、注意事项六、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重力不相等2弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度弹簧下

3、端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度3测量有关长度时，应区别弹簧原长测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长、实际总长l及伸及伸长量长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系三者之间的不同，明确三者之间的关系4建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量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，也不可过小值要适当，不可过大，也不可过小5描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数描线的原则是，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，而应是平滑的曲点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线线6记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对

4、应关系及单记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位位七、实验改进七、实验改进本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响：路应该是尽可能减小弹簧自重的影响：1一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验方向做实验2另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度读数的相对误差来提高实验的精确度3利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端利用计算机及传感器技术，将弹簧水

5、平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力用力(拉力或推力拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象系图象(如图乙所示如图乙所示)，分析图象得出结论，分析图象得出结论A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹簧被拉伸时，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，

6、分别测出几组拉力与伸长量，得用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他的实验，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，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长度L，把，把LL0作为弹簧的伸长量作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自，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图中的身重力的影响，最后画出的图线可能是

7、图中的()尝试解答尝试解答本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还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有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限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，以探索弹力度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，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，弹簧的伸长量的伸长

8、量x0，所以选，所以选C.答案答案 (1)AB(2)C弹簧自然悬挂，待弹簧弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为时，长度记为L0；弹；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为砝码，弹簧长度依次记为L1至至L6，数据如下表：，数据如下表：代表符号代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为表中有一个数值记录不规范，代表符号为_由由表可知所用刻度尺的最小分度为表可知所用刻

9、度尺的最小分度为_图乙是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质图乙是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与量，横轴是弹簧长度与_(填填“L0”或或“Lx”)的差值的差值由图可知弹簧的劲度系数为由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表；通过图和表可知砝码盘的质量为可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力结果保留两位有效数字，重力加速度取加速度取9.8 m/s2)尝试解答尝试解答为了使弹簧弹力等于砝码重力和读数准为了使弹簧弹力等于砝码重力和读数准确，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向确，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向弹簧悬挂后，等弹簧悬挂后，等弹簧静止时，长度记为

10、弹簧静止时，长度记为L0；以；以cm为单位，记录数据除了为单位，记录数据除了L3外，其余数据小数点后面都是两位，因此记录不规范的是外，其余数据小数点后面都是两位，因此记录不规范的是L3；刻度尺读数要估读一位，因此精确位是小数点后面第一位，刻度尺读数要估读一位，因此精确位是小数点后面第一位，即刻度尺的最小分度为即刻度尺的最小分度为mm.(对应学生用书对应学生用书P37)1(2012临沂模拟临沂模拟)如图如图(甲甲)所示，一个弹簧一端固定在所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力拉力或压力)时，在电脑上

11、得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图力大小的关系图象，如图(乙乙)所示则下列判断正确的是所示则下列判断正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧的劲度系数是该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变2(2011安徽高考安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该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砝码实验测弹簧竖直悬挂起

12、来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了砝码的质量出了砝码的质量m与弹簧长度与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图的相应数据，其对应点已在图上标出上标出(g9.8 m/s2)(1)作出作出ml的关系图线；的关系图线；(2)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为_N/m.解析解析(1)如图所示，让直线通过尽可能多的点如图所示，让直线通过尽可能多的点3(2012杭州模拟杭州模拟)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置他先测出不挂系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每钩码时弹簧的

13、自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中(弹簧始终在弹弹簧始终在弹性限度内性限度内).测量次序测量次序123456弹簧弹力弹簧弹力大小大小F/N00.490.981.471.962.45弹簧总弹簧总长长x/cm67.168.349.4810.8511.75(1)根据实验数据在如图乙的坐标纸上已描出了前四次测根据实验数据在如图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长跟弹簧总长x之间的函数关系点，请之间的函数关系点，请把第把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出次测量的数据对

14、应的点描出来，并作出Fx图线图线(2)图线跟图线跟x坐标轴交点的物理意义是坐标轴交点的物理意义是_(3)该弹簧的劲度系数该弹簧的劲度系数k_(保留两位有效数字保留两位有效数字)解析解析(1)图线如图所示：图线如图所示：4(2012庆阳模拟庆阳模拟)在在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所用的每的实验中，实验装置如图所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了水平向右恒定的拉力实个钩码的重力相当于对弹簧提供了水平向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将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

15、挂个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度在绳子的下端，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有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标组数据描点在坐标图中，请作出图中，请作出FL图线图线(2)由此图线可得出该弹簧的原长由此图线可得出该弹簧的原长L0_ cm，劲度，劲度系数系数k_ N/m.(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个试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记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据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相比该同学实验时，把弹簧水平

16、放置与弹簧悬挂放置相比较较优点在于：优点在于：_.缺点在于：缺点在于：_.(2)弹簧的原长弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，知，L05102 m5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，劲度系数为图象直线部分的斜率，k20 N/m.(3)记录数据的表格如下表：记录数据的表格如下表：次数次数123456弹力弹力F/N弹簧的长度弹簧的长度L/102m(4)优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差验的误差

17、答案答案 (1)见解析见解析(2)520(3)(4)见解析见解析5(2012安徽省省城名校联考安徽省省城名校联考)某同学在研究性学习中，某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为深度为h0.25m、且开口向右的小筒中、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内的下部分位于筒内)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工，如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该

18、同学通过改变挂钩码的个数来改变和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出作出Fl变化的图线如图乙所示变化的图线如图乙所示(1)由此图线可得出的结论是由此图线可得出的结论是_；(2)弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长，弹簧的原长l0_m；(3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：较，优点在于：_；缺点在于：；缺点在于：_.解析解析设弹簧原长为设弹簧原长为l0，由图可知，弹簧伸长量可表示，由图可知，弹簧伸长量可表示为为hll0，由胡克定律可得，由胡克定律可得Fk(hll0)，Fl图线斜率表图线斜率表示弹簧的劲度系数，示弹簧的劲度系数，k100N/m.Fl图线在纵轴截距表示图线在纵轴截距表示l0时时F10N，代入，代入Fk(hll0)，解得弹簧的原长，解得弹簧的原长l00.15m.答案答案 (1)在弹性限度内，在弹性限度内， 弹力与弹簧的伸长量成正比弹力与弹簧的伸长量成正比(2)1000.15(3)避免弹簧自身所受重力对实验的影响避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与筒及