《高三物理总复习精品课件：实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理总复习精品课件：实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验二,探究弹力和弹簧伸长的关系,实验准备 实验目的,(1)探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系,(2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法,实验原理,(1)如图 S2-1 所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时,弹簧产生的弹力与钩码重力大小相等,图 S2-1,(2)用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量 x，建 立坐标系，以纵坐标表示弹力大小 F，以横坐标表示弹簧的伸 长量 x，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，根据实验所得的图线，就可探究弹力大 小与伸长量之间的关系,实验器材,轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、重锤线、,坐标纸、
2、三角板等,实验过程 实验步骤,(1)如图 S2-2 所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧 的一端固定在铁架台的横梁上，在接近弹簧处将刻度尺(最小分 度为 1 mm )固定于铁架台上，并检查刻度尺是否竖直,图 S2-2,(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 L0.,(3)在弹簧下端挂上一个钩码，记下静止时弹簧所对应的刻,度 L1.,(4)用上面的方法，记下弹簧下端挂 2 个、 3 个、 4 个 钩码时，弹簧下端所对应的刻度 L2 、 L3、 L4，并将所得数 据记录在表格中.,数据处理,(1)用 xnLnL0计算出弹簧挂 1 个、2 个、3个钩码时 弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值
3、 g，计算出所挂钩码 的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填 入表格,(2)以伸长量 x 为横轴、弹力 F 为纵轴建立坐标系，要注意,标上坐标轴表示的物理量及单位,(3) 在坐标轴上选择合适的标度( 能使数据布满整个坐标 系)，并将以上数据描点表示在图象中，描点时要留下痕迹 (4)将以上描点连线要让尽可能多的点落在同一直线上，,让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃,(5)这就是弹簧弹力的 Fx 图象，如果图象在误差范围内 是条过原点的直线，那么说明弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比,实验分析 注意事项,(1)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时 的长度不一样量取 L
4、0 时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁 夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然状态下的原长， 否则图象将不过原点,(2)只有在弹性限度内，弹簧的弹力才与弹簧的伸长量成正 比所以在弹簧下挂钩码时，注意不要使弹簧所受拉力超过其 弹性限度,(3)若用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实 验误差，依据实验数据描成的点不完全在一条直线上这时所 作直线应尽量多地通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀 分布在所作直线的两侧明显与其他相差很远的点应该舍去 (4)如果实验中不用弹簧的伸长量而用弹簧的总长，得到的 图象将不过原点根据实验目的要用弹簧的伸长量如果弹簧 伸长量的单位用米，弹力的单位用牛，则
5、函数表达式中常数 k 的单位是牛每米，即 N/m.,误差分析,(1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差 (2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响 (3)为了减小误差，要尽量多测几组数据,实验改进,在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也可以不测 量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变量，弹力为函数， 作出弹力随弹簧长度的关系图线这样可避免因测弹簧的自然 伸长而带来的误差,【自我检测】 1(双选)如图S2-3 甲所示，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(拉力或压力) 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，如图乙所
6、示则下列判断正确的是( 图 S2-3,A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 B弹力增加量与对应的弹簧长度成正比 C该弹簧的劲度系数是 200 N/m D该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变,解析：由图象知，Fx是一个过原点的直线，k,20 0.10,N/m,200 N/m，可知 A 错误；弹力增加量与对应的弹簧长度的增 加量成正比，与对应的弹簧长度不成正比，B 错误 答案：CD,2(揭阳一中2013 届段考)某同学利用如图 S2-4 甲装置做,“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验,图 S2-4,(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_状态 (2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小 F 与弹簧长
7、度 x 的关系图线由此图线可得该弹簧的原长 x0_cm，劲 度系数 k_N/m. (3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当 弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度 x _cm.,答案：(1)竖直,(2)4,50,(3)10,考点1,用图象法处理实验数据,重点归纳 1作图： (1)建立坐标系：标明横轴表示弹力和纵轴表示弹簧的伸长 量及单位 (2)标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系 (3)描点：描点时要留下痕迹 (4)连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落 在直线的两侧，误差较大的点舍弃,2由图象处理数据：,(1)图象的斜率表示弹簧的劲度系数大小,(2)图
8、象是过原点的一直线，若实验处理数据方法不一样， 导致图象与纵轴、横轴有交点，应具体分析交点所表示的物理 意义,典例剖析,例1：利用如图 S2-5 甲所示的装置做“探究弹力和弹簧 伸长的关系”实验所用的钩码每个质量为 30 g实验中，先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个加挂在弹 簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中 (弹力始终未超过弹性限度，取 g10 m/s2),(1)在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小 F 跟弹簧总长度 x 之,间的函数关系的图线,图 S2-5,(2)由图线求得该弹簧的劲度系数 k_N/m.(保留两,位有效数字),27 N/ m.,思维点拨：(
9、1)根据给出的数据在图中描点，描点时要保证 绝大多数点落在直线上，偏离直线较远的点要舍去 (2)由Fk(xx0)(其中 x0 为弹簧原长)可知图线的斜率即为 弹簧的劲度系数 解析：(1)弹力大小F 跟弹簧总长度x 之间的函数关系图线,如图S2-6 所示,图S2-6,(2)弹簧的劲度系数k 等于 Fx 关系,图线的斜率，故k,F x,答案：(1)图见解析,(2)27,【触类旁通】 1某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系实验时， 将原长约 200 mm 的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下 端逐一增挂钩码(质量均为 20 g)，每增挂一个钩码均记下对应 的橡皮筋伸长量；当挂上 10 个钩码后
10、，再逐一把钩码取下，每 取下一个钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量根据测量数据， 作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l 与拉力 F 关系的,图象如图 S2-7 所示从图象中可以得出(,),图 S2-7,A增挂钩码时l 与F成正比，而减挂钩码时l 与F不成,正比,B当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比,减挂钩码时的大,C当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与,减挂钩码时的相等,D增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限,度,答案：D,考点2,实验误差分析,重点归纳 1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充当对
11、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，所以测量时 要尽量精确地测量弹簧的长度 3在 Fx 图象上描点、作图不准确也会导致误差,典例剖析 例2：某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验先 把弹簧放在水平桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长 为 L0，再把弹簧竖直悬挂起来，然后用钩码挂在弹簧下端，测 出弹簧的长度为 L，把 LL0 作为弹簧的伸长量 x1，改变钩码 个数重复操作由于弹簧自身重力的影响，最后作出的 Fx,图象，可能是下图中的(,),A,B,C,D,答案：C,【触类旁通】,2在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中，甲、 乙两位同学选用不同的
12、橡皮绳代替弹簧，为测量橡皮绳的劲度 系数，他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均 为 m0.1 kg，取 g10 m/s2)，并记录绳下端的坐标 x加 i，然后 逐个拿下钩码，同样记录绳下端的坐标 x减 i，绳下端坐标的平,码个数),(1)同一橡皮绳的 x加i_x减i (填“大于”或“小于”) (2)_同学的数据更符合实验要求(填“甲”或“乙”) (3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数,k(N/m),(4)为了更好地测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素,有哪些？,解析：(3)由所给数据得改变量如下表所示,图11 由图可得：k5770 N/m. (4)选用钩码的质量不能过大，否则很容易超出橡皮绳的弹性 限度，质量也不能过小，否则橡皮绳的形变量很小，测量误差大,答案：(1)小于,(2)乙,(3)见解析,(4)见解析,取乙同学的数据作图，如图11.,
