《高一物理人教必修一同步课件3.3实验探究弹力与弹簧伸长量的关系》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高一物理人教必修一同步课件3.3实验探究弹力与弹簧伸长量的关系(29页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、,第三章,相互作用,学案3实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系,目标定位,1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用图象法处理实验数据. 3.能根据Fx、Fl图象求出弹簧的劲度系数.,知识探究,自我检测,一、实验原理,1.如图1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受 到的重力 .弹簧的原长与挂上钩码后 弹簧的长度可以用 测出,其伸长量x可以用弹簧的长度减去 来求得.,知识探究,图1,大小相等,刻度尺,原长,2.建立直角坐标系,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,作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的
2、关系图象,根据实验所得的图象,就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关系.,二、实验器材 、钩码(一盒)、 、铁架台. 三、实验步骤 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2所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩 码,测出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1.,图2,轻弹簧,刻度尺,3.改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5、和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、. 4.计算出每次弹簧的伸长量x(xll0)和弹簧受到的拉力F(Fmg),并将数据填入表格.,四、数据处理 1.建立直角坐标系,以F为纵轴,x为横
3、轴,根据测量数据用描点法作图,连接各点得出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,写出图线所代表的函数.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量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义.,五、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.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带来系统误差.为了减小该系统误差,实验中应使用轻质弹簧.,六、注意事项 1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度. 2.测量长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同,明确三者
4、之间的关系. 3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位.,4.描点作图时,应使尽量多的点落在画出的线上,可允许少数点分布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线或直线. 5.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响.,典例精析,例1(1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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.用刻度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,解析本实验中应以需要研究的弹簧为实验对象,在弹性
5、限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,实验时弹簧要处于竖直位置,故A、B正确; 弹簧的伸长量为弹簧伸长后的长度与原长的差,故C错误; 对于不同的弹簧,其所受拉力与伸长量之比是不同的,故D错误. 答案AB,(2)某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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LL0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(),解析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x0,所以选C. 答案C,例2某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系. (1)
6、将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在_方向(填“水平”或“竖直”).,解析为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生,所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向.,竖直,(2)弹簧自然悬挂,待弹簧_时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10 g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.,表中有一个数值记录不规范,代表符号为_.由表可知所用刻度尺的最小分度为_.,解析弹簧静止稳定时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效位数不同,所以数据L3不规范,标准数据应读至cm位的后两位,最后一位应为估读值,精确至0.1mm,所以刻度尺的最
7、小分度为1 mm.,答案稳定L31 mm,(3)图3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_的差值(填“L0”或“Lx”).,图3,解析由题图知所挂砝码质量为0时,x为0,所以xLLx(L为弹簧长度).,Lx,(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m;通过图和表可知砝码盘的质量为_g.(结果保留两位有效数字,重力加速度g取9.8 N/kg),解析由胡克定律Fkx知,mgk(LLx),即mgkx,所以图线斜率即为弹簧的劲度系数,同理,砝码盘质量,答案4.910,1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实 验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂 在竖直弹簧下端,进行测量,根据实
8、验所测 数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G 与弹簧总长L的关系图象,如图4所示,根据图象回答以下问题: (1)弹簧的原长为_.(2)弹簧的劲度系数为_.,1,2,自我检测,图4,解析钩码的重力等于其对弹簧的拉力,又根据胡克定律Fkxk(LL0),所以图线在横轴上的截距表示弹簧原长,斜率表示弹簧的劲度系数,故L010 cm,k N/m1 000 N/m.,1,2,答案(1)10 cm (2)1 000 N/m,1,2,2.某同学用如图5所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,测出指针所指的标尺刻度,
9、所得数据列表如下:(g取9.8 N/kg),图5,1,2,1,2,(1)根据所测数据在图6坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码总质量m的关系曲线.,图6,1,2,解析根据表格中的各组数据在坐标纸上标出相应的点,然后用平滑曲线连接这些点,作出的图象如图所示.,答案见解析图,1,2,(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在_N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为_N/m.,解析根据作出的图线可知,钩码质量在0500 g范围内图线是直线,表明弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.在这个范围内的曲线上找到相距较远的两点,利,1,2,用这两点的坐标值计算弹簧的劲度系数,答案04.925.00,