《2012高考物理自学课件 2.4探究弹力于弹簧伸长的关系基础课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012高考物理自学课件 2.4探究弹力于弹簧伸长的关系基础课件（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 二、实验原理 簧在下端悬挂钩码时会伸 长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力 大小相等。 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 中描出各点 (x， F)，然后用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。 三、实验器材 轻质弹簧一根、钩码一盒、刻度尺、重锤、坐标纸、三角板。 一、实验目的 探究弹力与弹簧伸长的关系 铁架台放于桌面上 (固定好 )，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺 (最小分度为 定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否竖直。 0。 钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度 钩
2、码个数 刻度 伸长量 力 F 0 1 2 3 6 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 ，并将所得数据记录在表格中。 5.用 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 g，计算出所挂钩码的总重量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。 弹力为纵坐标，弹簧伸长量为横坐标，描出每一组数据 (x,F)所对应的点。 出一条平滑的曲线 (不能画成折线 )。 力大小为因变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不行，写成二次函数的形式或其他形式。 四、实验步骤 五、注意事项 保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 尽量选择长度较大、匝数较
3、多，但软硬程度 (劲度系数 )适中的弹簧，以每挂一个钩码 (20 g)弹簧伸长量增大 12 用三角板，并且视线垂直于刻度，力求读数准确，并且要等钩码静止时，再读数。 免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。 要尽量多测几组数据。 选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。 一定要让所有各点都正好在曲线上，但应注意使曲线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。 六、误差分析 本实验的误差主要来自以下两个方面： 图不精确。 在物理学中经常用图象处理物理问题，要特别注意：图线斜率的意义 (或曲线切线斜率的意义 )；图线与纵轴、横轴交点的物理意义。 考点 1 实验原理及实验操作的考查 【 例 1】 在“探
4、究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( ) 能超出它的弹性限度 保证弹簧位于竖直位置且处于 平衡状态 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 】 在这个实验中，需要测定弹力及其对应的弹簧长度，并且要测量多次，减少偶然误差。本实验应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选项 A、 C、 做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验步骤如下： 弹力大小为纵坐标，描出各组数据 (x,F)对 应的点，并用平滑的曲线连结起来； 下端在刻度尺上的刻度 也可在横梁的另一侧挂上一定的配重 )，并将弹 簧的一端
5、系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺； 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； 出弹力大小 先尝 试写成一次函数，如果不行，再尝试着写成二次函数； 请将以上步骤按操作的先后顺序排列起来： _。 C B D A E F G 考点 2 实验数据的处理 【 例 2】 2010年高考浙江理综卷 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 m=0.1 g=10 m/并记录绳下端的坐标 X加 i，然后逐个拿下钩 码，
6、同样记录绳下端的坐标 X减 i，绳下端坐标的平均值 X加 i)/2的 数据如下表： (下标 挂在橡皮绳下端 的钩码个数 橡皮绳下端的坐标 (Xi/甲 乙 1 1)同一橡皮绳的 X加 i(大于或小于 )； (2)_同学的数据更符合实验要求 (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 】 (1)由甲、乙两同学测量数据看，橡皮绳所受拉力接近或超过了其弹性限度，其恢复能力要差一些，而且拉伸越长恢复能力越差。故 X加 减 i。 (2)乙同学的数据更符合实验要求，每增加一个钩码橡皮绳形变量大致相
7、同，而甲同学所用橡皮绳的形变量差别非常大，表明已超过了弹性限度。 (3)以乙同学数据作图象如图所示。 (4)尽可能使橡皮绳伸长量在弹性限度内，同 时有足够大的伸长量，以减小长度测量误差。 【 答案 】 (1)小于 (2)乙 (3)63 N/m (4)见解析 【 解析 】 (1)作出 (2)图线斜率的倒数就是弹簧的劲度系数 k， k=F/L=(138 N/m。 用一测力计水平拉一端固定的弹簧，以此来测定此弹簧的劲度系数 k，测得的拉力 之间的数据如下表所示： 拉力 F/N 度 L/1)请在如图所示的坐标系中作出 (2)此弹簧的劲度系数 k=_N/m。 【 答案 】 (1)如图所示 (2)138(
8、在误差允许范围 内即可 ) 考点 3 拓展创新实验 【 例 3】 用金属制成的线材 (如钢丝、钢筋 )受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家 胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长量与拉力成正比，这就是著 名的胡克定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现有一根用新 材料制成的金属杆，长为 4 m，横截面积为 0.8 计要求它受到拉力后的 伸长量不超过原长的 1/1000，问最大拉力多大？由于这一拉力很大，杆又较长， 直接测试有困难，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下： (1)测得结果表明线材受拉力作用后，其伸长与材料的长度成 _，与材料的截面积成 _。 (2)上述
9、金属细杆承受的最大拉力为 _N。 长度 拉力 伸长 截面积 250 N 500 N 750 N 1 000 N 1 m m m 比 反比 104 【 解析 】 (1)由题中列表可看出，材料样品的伸长量与材料的长度成正比，与材料的截面积成反比。 (2)由表可看出，材料定长，定截面积时，拉力与伸长量的比例为定值。 设 1 面积为 面积为 面积为 1/50/(10N/m=105 N/m 1/250/(10(1/2) 105 N/m 1/250/(10N/m=2 105 N/m 由 例系数 成反比，与截面积 k S/L， k=kS/k 设 4 面积为 0.8 k0/(0)/()，即 105)=()/(
10、) 所以 106 N/m 又金属细杆最大伸长量为 x m=4 (1/1 000) m=4 10-3 m 所以金属细杆承受的最大拉力为 Fm=106 4 10=104 N。 十七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，这就是著名的胡克定律。受此启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下： 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 同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用螺旋测微器、激 光测距仪、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 纳后，对他们的假设进行了补充完善 (1)上述科学探究活动的环节中，属于“制定计划”和“收集证据”的环节分别是 (填字母代号 )_、 _。 (2)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。 _ _。 (3)求出这种线材的伸长量 以及线材的长度 L、截面积 长度 拉力 伸长 直径 250 N 500 N 750 N 1 000 N 1 m .4 .8 .2 .6 m .8 .6 .4 .2 m .2 mm
