《高中物理第三章相互作用实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1课件新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第三章相互作用实验：探究弹力和弹簧伸长的关系1课件新人教版必修1（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验 探究弹力和弹簧伸长的关系 探究思考 弹簧的弹力和弹簧的伸长有什么关系呢 1 弹力大小与弹簧长度成正比 2 弹力大小与弹簧的伸长量成正比 3 弹力大小与弹簧伸长量的平方成正比 进行猜想 为了验证哪种猜测是对的 需要测量什么量 弹力和弹簧的伸长量各是怎样测量的 应该选用哪些实验器材 实验步骤怎样 怎样进行数据处理 应该注意哪些事项 思考 1 探究弹力和弹簧伸长量之间的关系 2 掌握利用图像研究两个物理量之间关系的方法 重点 1 如图所示 在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等 2 弹簧的长度可用刻度尺直接测出 伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进
2、行计算 这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了 实验原理 本实验的原理是什么 铁架台 弹簧 毫米刻度尺 钩码若干 三角板 坐标纸 重垂线 铅笔 实验器材 1 将弹簧的一端挂在铁架台上 让其自然下垂 用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0 即原长 2 如图所示 在弹簧下端挂质量为m1的钩码 量出此时弹簧的长度l1 记录m1和l1 填入自己设计的表格中 实验步骤 3 改变所挂钩码的质量 量出对应的弹簧长度 记录m2 m3 m4 m5和相应的弹簧长度l2 l3 l4 l5 并得出每次弹簧的伸长量x1 x2 x3 x4 x5 1 以弹力F 大小等于所挂钩码的重力 为纵坐标 以弹簧的伸长
3、量x为横坐标 用描点法作图 连接各点 得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线 2 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 如果不行则考虑二次函数 3 得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系 解释函数表达式中常数的物理意义 数据处理 在弹性限度内 弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长 或缩短 量x成正比 即F kx1 式中比例系数k称为弹簧的劲度系数 2 不同的弹簧 其劲度系数一般是不同的 3 影响k的因素 材料 粗细 长度 匝数4 胡克定律通常用来计算弹簧弹力的大小 实验结论 1 弹簧拉力大小的不稳定会造成误差 因此 使弹簧的悬挂端固定 另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力 待稳定后再读
4、数可以提高实验的准确度 2 尽量精确地测量弹簧的长度 也是减小实验误差的基本方法 3 描点 作图不准确会造成误差 误差分析 1 所挂钩码不要过重 以免弹簧被过分拉伸 超出它的弹性限度 要注意观察 适可而止 2 每次所挂钩码的质量差尽量大一些 从而使坐标上描的点的间距尽可能大 这样作出的图线更精确 3 测弹簧长度时 一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量 以免增大误差 注意事项 4 描点画线时 所描的点不一定都落在曲线上 但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 5 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 在物理学中经常用图像处理物理问题 应用图像的好处是直观 方便 根据已知数据选择
5、坐标轴的标度是作好图像的关键 作图像的方法是 用平滑的曲线 或直线 将坐标纸上的各点连结起来 若是直线 应使各点均匀分布于直线上或直线两侧 偏离直线太大的点应舍弃 有时可以通过改变物理量的方法 把曲线变为直线 使图像更直观 方法技巧 典例1 一个实验小组在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验中 使用两条不同的轻质弹簧a和b 得到弹力与弹簧长度的图像如图所示 下列表述正确的是 A a的原长比b的长B a的劲度系数比b的大C a的劲度系数比b的小D 测得的弹力与弹簧的长度成正比 B 典例2 某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度 然后在
6、弹簧下端挂上砝码 并逐个增加砝码 测出指针所指的标尺刻度 所得数据列表如下 重力加速度g 9 8m s2 1 根据所测数据 在坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线 2 根据所测得的数据和关系曲线可以判断 在 范围内 弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律 这种规格弹簧劲度系数为 N m 解题指导 1 在坐标纸上描点 然后根据各点的分布与走向 用平滑的曲线 或直线 连接各点 2 满足胡克定律的应是图形中的直线部分 解析 1 如图所示 2 根据图形可以看出 当m 5 00 102g 0 5kg时 标尺刻度x与砝码质量m成一次函数关系 所以当F mg 4 9N范围内弹力大小与弹簧伸
7、长关系满足胡克定律 图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k 则k 25N m 答案 1 见解析 2 0 4 9N25 1 知道了在弹性限度内 弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长 或缩短 量x成正比2 学习了利用图像法处理实验数据 1 多选 在 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验中 以下说法正确的是 A 弹簧被拉伸时 不能超出它的弹性限度B 用增加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量 得出拉力与伸长量之比相等 AB 2 某同学在做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 实验中 他先把弹簧平放在桌
8、面上使其自然伸长 用直尺测出弹簧的原长l0 再把弹簧竖直悬挂起来 挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度l 把l l0作为弹簧的伸长量x 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图中的哪一个 C 提示 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x 0 3 做 探究弹力和弹簧伸长量的关系 的实验步骤如下 A 以弹簧伸长量为横坐标 以弹力为纵坐标 描出各组数据 x F 对应的点 并用平滑的曲线连接起来 B 记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0 C 将铁架台固定于桌子上 也可在横梁的另一侧挂上一定的配重 并将弹簧的一端系于横梁上 在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D 依次在弹簧
9、下端挂上2个 3个 4个 钩码 并分别记下钩码静止时 弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内 然后取下钩码 E 以弹簧伸长量为自变量 写出弹力与伸长量的关系式 首先尝试写成一次函数 如果不行则考虑二次函数 F 解释函数表达式中常数的物理意义 G 整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来 解析 根据实验的操作过程应先安装仪器 再挂钩码然后记录数据 分析数据 最后整理即可 排列先后顺序为 C B D A E F G 4 如图所示 用铁架台 弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码 探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验 图甲 图乙 1 为完成实验 还需要的实验器材有 2 实验中需要测量的物理量有 3 图乙是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F x图线 由此可求出弹簧的劲度系数为N m 图线不过原点的原因是由于 刻度尺弹簧测力计 弹簧原长 挂钩码后弹簧的长度 钩码的重量 200 弹簧在自身重力的作用下 变长了 即使最无足轻重的今天和昨天相比 也具有现实性这一优势
