物理必修ⅰ沪科版实验探究弹力与弹簧伸长的关系课件

1、理解教材新知第3章把握热点考向考向一考向二应用创新演练实验考向三一、实验目的一、实验目的(1)探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。(2)学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。(3)验证胡克定律。验证胡克定律。 二、实验原理二、实验原理 1用悬挂法测量弹簧的弹力用悬挂法测量弹簧的弹力 F 弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等，在弹簧下端悬挂不同的钩码个下面的钩码的重力相等，在弹簧下端悬挂不同的钩码个数，并分别求出重力，从而得到弹簧弹力。数，并分别求

2、出重力，从而得到弹簧弹力。 2测出弹簧的伸长量测出弹簧的伸长量 x 弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得。测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得。 3探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系 建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小 F，以横坐标，以横坐标表示弹簧的伸长量表示弹簧的伸长量 x，在坐标系中描出实验所测得的各组，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

3、探知弹力大小与伸长量间的关系。的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系。 三、实验器材三、实验器材 轻弹簧、钩码轻弹簧、钩码(一盒一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线，坐标纸。垂线，坐标纸。 四、实验步骤四、实验步骤 (1) 按图实按图实1安装实验装置，安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度的刻度 l0。 (2)在弹簧下悬挂一个钩码，在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。图实图实11234567F/N0l/cmx/cm0 (3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将

4、数据填增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以入表格，以 F 表示弹力，表示弹力，l 表示弹簧的总长度，表示弹簧的总长度，xl l0 表示弹簧的伸长量。表示弹簧的伸长量。 五、数据处理五、数据处理 1作图像作图像 以弹力以弹力 F(大小等于所挂钩码的重大小等于所挂钩码的重力力)为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量 x 为横为横坐标，用描点法作图。连接各点，得坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力出弹力 F 随弹簧伸长量随弹簧伸长量 x 变化的图变化的图线如图实线如图实2所示。所示。图实图实2 六、注意事项六、注意事项 (1)所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它所

5、挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。的弹性限度。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上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，这样作出的图线更精确。描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确。 (3)测量弹簧的原长时要让它自然下垂，测弹簧长度时，测量弹簧的原长时要让它自然下垂，测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于静止状态时测量，以减小误差。一定要在弹簧竖直悬挂且处于静止状态时测量，以减小误差。 (4)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 及伸长量及伸长量 x 三者之间的不同，明确三者之间的关

6、系。三者之间的不同，明确三者之间的关系。 (5)建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表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。的量值要适当，不可过大，也不可过小。 (6)描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，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。描出的但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线。线不应是折线，而应是平滑的曲线。 (7)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。及单位。 七、误差分析七、误差分析 (1

7、)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差。为了减小误差，要尽量多测几组数据。差。为了减小误差，要尽量多测几组数据。 (2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差。为了减小误差，实验中应使用轻质弹簧。带来系统误差。为了减小误差，实验中应使用轻质弹簧。 八、它案设计八、它案设计 (1) 将弹簧放在一端带有定滑轮将弹簧放在一端带有定滑轮的光滑木板上，在水平方向上做实的光滑木板上，在水平方向上做实验，如图实验，如图实3所示，这样可避免弹所示，这样可避免弹簧重力对实验的影响。簧重力对实验的影响。图实

8、图实3 (2)利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，如图实端固定在传感器上，传感器与电脑相连，如图实4所示，所示，对弹簧施加变化的作用力对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力拉力或推力)时，电脑上得到弹簧时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像，分析图像得出结论。弹力和弹簧形变量的关系图像，分析图像得出结论。图实图实4 例例1在在“探究弹力与弹簧伸长的关系探究弹力与弹簧伸长的关系”实验中，以实验中，以下说法正确的是下说法正确的是 () 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

9、用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹用悬挂砝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簧位于竖直位置且处于平衡状态 C用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量用直尺测量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量，得出拉力与伸长量之比相等 解析解析弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长，故弹簧的原长，故 C 错误；做实验时要用同一个弹簧来测错误；做实验时要用同一个弹簧来测量，故量，故 D 错误，所以正确选项为错误，所以正确选项为 A、B。

10、 答案答案AB 例例2(2011安徽高考安徽高考)为了测量某一弹簧的劲度系数，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。将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码质量实验测出了砝码质量 m 与弹簧长度与弹簧长度 l 的相应数据，其对的相应数据，其对应点已在图实应点已在图实5上标出。上标出。(g9.8 m/s2)图实图实5(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)画一条直线尽量通过较多的点，如图所示。画一条直线尽量通过较多的点，如图所示。答案答案(1)见解析图见解析图(2)

11、0.261(在在 0.2480.262 间均可间均可) 例例317 世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律。受此启发，一学习小组同学研究定律。受此启发，一学习小组同学研究“金属线材伸长量金属线材伸长量与拉力的关系与拉力的关系”的探究过程如下：的探究过程如下： A有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比。弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比。 B他们准备选用一些

12、他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设。测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设。C通过实验取得如下数据：通过实验取得如下数据：长度长度 拉拉力力伸长伸长直径直径250 N500 N750 N1 000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm D同学

13、们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善。假设进行了补充完善。 (1)上述科学探究活动中，属于上述科学探究活动中，属于“制定计划制定计划”和和“搜集搜集证据证据”的环节分别是的环节分别是_、_。 (2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正。若有错误或不足，请给予修正。 解析解析确定研究对象，选取实验器材属确定研究对象，选取实验器材属“制定计划制定计划”；实验过程和测量数据属实验过程和测量数据属“搜集证据搜集证据”。研究伸长量。研究伸长量 x 与拉力与拉力 F、长度、长度 L、 直径直径 D 的关系时，采用控制变量的关系时，采用控制变量 法，比如长法，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种