实验二探究弹力和弹簧伸长的关系34市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件

第二章相互作用试验二探究弹力和弹簧伸长关系第1页过好双基关第2页1.试验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生弹力和外力大小相等；弹簧伸长量越大，弹力也就越大.2.试验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.基本试验要求第3页3.试验步骤(1)安装试验仪器(如图1所表示).(2)测量弹簧伸长量(或总长)及所受拉力(或所挂钩码质量)，列表作出统计，要尽可能多测几组数据.(3)依据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧伸长量为横坐标.(4)按照在图中所绘点分布与走向，尝试作出一条平滑曲线(包含直线)，所画点不一定恰好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧点数大致相同.(5)以弹簧伸长量为自变量，写出曲线所代表函数，首先尝试一次函数，假如不行再考虑二次函数.图1第4页1.数据处理(1)列表法将测得F、x填入设计好表格中，能够发觉弹力F与弹簧伸长量x比值在误差允许范围内是相等.(2)图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据对应点，作出拟合曲线是一条过坐标原点直线.(3)函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx关系.第5页2.注意事项(1)不要超出弹性程度：试验中弹簧下端挂钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超出弹簧弹性程度.(2)尽可能多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽可能多测几组数据.(3)观察所描点走向：本试验是探究性试验，试验前并不知道其规律，所以描点以后所作曲线是试探性，只是在分析了点分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.(4)统一单位：统计数据时要注意弹力及弹簧伸长量对应关系及单位.3.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.第6页研透命题点第7页处理试验数据方法1.列表分析法：分析列表中弹簧拉力F与对应弹簧形变量Δx关系，能够先考虑F和Δx乘积，再考虑F和Δx比值，也能够考虑F和(Δx)2关系或F和

关系等，结论：

为常数.2.图象分析法：作出F－Δx图象，如图2所表示.此图象是过坐标原点一条直线，即F和Δx成正比关系.作图规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴标度，并依据数据特点正确确定坐标起点，使所作出图象几乎占满整个坐标图纸.若弹簧原长较长，则横坐标起点能够不从零开始选择.基础考点自主悟透图2第8页(2)作图线时，尽可能使直线经过较多坐标描点，不在直线上点也要尽可能对称分布在直线两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去).(3)要注意坐标轴代表物理量意义，注意分析图象斜率、截距意义.第9页例1

(·福建理综·19(1))某同学做“探究弹力和弹簧伸长量关系”试验.解析由题图乙知，读数为14.66cm，所以弹簧伸长量为(14.66－7.73)cm＝6.93cm；(1)图3甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指标尺刻度，此时弹簧伸长量Δl为_____cm；图36.93答案解析第10页(2)本试验经过在弹簧下端悬挂钩码方法来改变弹簧弹力，关于此操作，以下选项中规范做法是____；(填选项前字母)A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指标尺刻度和对应

钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指标尺刻度和对应钩码总重解析若随意增减钩码，会使作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码，选项A正确.答案解析√第11页(3)图丙是该同学描绘弹簧伸长量Δl与弹力F关系图线，图线AB段显著偏离直线OA，造成这种现象主要原因是________________________.解析由题图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系，是因为钩码重力超出弹簧弹力范围.钩码重力超出弹簧弹力范围第12页变式1某学生做“探究弹力和弹簧伸长关系”试验.试验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应弹簧长度x，数据统计以下表所表示.钩码个数01234567弹力F/N01.02.03.04.05.06.07.0弹簧伸长长度x/cm02.003.986.027.979.9511.8013.50(1)依据表中数据在图4中作出F－x图线.图4答案如图所表示(2)依据F－x图线能够求得弹簧劲度系数为____N/m.(3)估测弹簧弹力为5N时弹簧弹性势能为_____J.500.25第13页本试验普通是在教材试验原理基础上设计新情景进行考查，所以，要在教材试验基础上重视迁移创新能力培养，善于用教材中试验原理、方法和技巧处理新问题.高考考情演变装置时代化第14页求解智能化1.弹力取得：弹簧竖直悬挂，重物重力作为弹簧拉力，存在弹簧自重影响→弹簧水平使用，重物重力作为弹簧拉力，消除了弹簧自重影响.2.图象取得：由坐标纸作图得F－x图象→由传感器和计算机输入数据直接得F－x图象.第15页例2

(·新课标全国Ⅱ·23)某试验小组探究弹簧劲度系数k与其长度(圈数)关系.试验装置如图5所表示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；经过旁边竖直放置刻度尺，能够读出指针位置，P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时，各指针位置记为x0；挂有质量为0.100kg砝码时，各指针位置记为x.测量结果及部分计算结果以下表所表示(n为弹簧圈数，取重力加速度为9.80m/s2).已知试验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧自由长度为11.88cm.图5第16页

P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.0312.01x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k(N/m)163

56.043.633.828.8(m/N)0.0061

0.01790.02290.02960.0347(1)将表中数据补充完整：_____；_______.81.70.0122第17页图6答案看法析图第18页(3)图6中画出直线可近似认为经过原点.若从试验中所用弹簧截取圈数为n一段弹簧，该弹簧劲度系数k与其圈数n关系表示式为k＝____________________________________N/m；该弹簧劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)关系表示式为k＝_______________________N/m.第19页变式2在探究弹簧弹力与伸长量之间关系试验中，所用装置如图7甲所表示，将轻弹簧一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量经过刻度尺测得，某同学试验数据列于下表中：伸长量x/(×10－2m)2.004.006.008.0010.00弹力F/N1.502.934.555.987.50图7第20页(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙坐标纸上描绘出能正确反应这一弹簧弹力与伸长量之间关系图线.答案看法析图解析描点作图，如图所表示.答案解析第21页(2)由图线求得这一弹簧劲度系数为_________.(结果保留三位有效数字)答案解析75.0N/m第22页例3

(·全国卷Ⅱ·22)某物理小组对轻弹簧弹性势能进行探究，试验装置如图8所表示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，经过测量和计算，可求得弹簧被压缩后弹性势能.(1)试验中包括到以下操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确操作次序是__________(填入代表步骤序号).能力考点师生共研图8解析依据该试验操作过程，正确步骤应为④①③②.④①③②第23页(2)图9中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不一样位置后所得到实际打点结果.打点计时器所用交流电频率为50Hz.由M纸带所给数据，可求出在该纸带对应试验中物块脱离弹簧时速度为_____m/s.比较两纸带可知，____(填“M”或“L”)纸带对应试验中弹簧被压缩后弹性势能大.答案解析1.29M图9第24页第25页变式3某同学利用下述装置对轻质弹簧弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连.弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图10所表示.向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面.经过测量和计算，可求得弹簧被压缩后弹性势能.图10第26页回答以下问题：(1)本试验中可认为，弹簧被压缩后弹性势能Ep与小球抛出时动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek，最少需要测量以下物理量中_____(填正确答案标号).A.小球质量mB.小球抛出点到落地点水平距离sC.桌面到地面高度hD.弹簧压缩量ΔxE.弹簧原长l0√√√答案解析第27页由此可知需要测量量有m、s、h，故选A、B、C.第28页(2)用所选取测量量和已知量表示Ek，得Ek＝_____.答案解析第29页(3)图11中直线是试验测量得到s－Δx图线.从理论上可推出，假如h不变.m增加，s－Δx图线斜率会_____(填“增大”、“减小”或“不变”)：假如m不变，h增加，s－Δx图线斜率会_____(填“增大”、“减小”或“不变”).由图中给出直线关系和Ek表示式可知，Ep与Δx____次方成正比.图11减小增大二答案解析第30页解析在Δx相同情形下，弹簧弹性势能相同，由Ep＝

mv02可知：①在m增加时，速度v0减小，因而h不变时s减小，故图线斜率减小.②m不变时，v0不变，h增加时，时间变长，s变大，故图线斜率增大.由s－Δx图象可知，s正比于Δx，即s＝kΔx.所以Ep与Δx二次方成正比.第31页变式4

(·四川理综·8Ⅰ)用如图12所表示装置测量弹簧弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用时间t，用米尺测量A、O之间距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小表示式是_____.图12第32页(2)为求出弹簧弹性势能，还需要测量___