《高考物理大一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章相互作用第二章相互作用实验二探究弹力和弹簧伸长的关系实验二探究弹力和弹簧伸长的关系一、一、实验目的目的1探究探究弹力和力和弹簧伸簧伸长的定量关系的定量关系2学会利用列表法、学会利用列表法、图象法研究物理量之象法研究物理量之间的关系的关系二、二、实验原理原理弹簧受到拉力会伸簧受到拉力会伸长，平衡，平衡时弹簧簧产生的生的弹力和外力大小相力和外力大小相等；等；弹簧的伸簧的伸长量越大，量越大，弹力也就越大力也就越大三、三、实验器材器材铁架台、架台、弹簧、簧、钩码、刻度尺、坐、刻度尺、坐标纸四、四、实验步步骤1安装安装实验仪器器(见实验原理原理图)将将铁架台放在桌面上架台放在桌面上(固定固定好好)
2、，将，将弹簧的一端固定于簧的一端固定于铁架台的横梁上，架台的横梁上，让其自然下垂，其自然下垂，在靠近在靠近弹簧簧处将刻度尺将刻度尺(最小分度最小分度为1 mm)固定于固定于铁架台上，架台上，并用重垂并用重垂线检查刻度尺是否刻度尺是否竖直直2用刻度尺用刻度尺测出出弹簧自然伸簧自然伸长状状态时的的长度度l0，即原，即原长3在在弹簧下端挂簧下端挂质量量为m1的的钩码，量出此，量出此时弹簧的簧的长度度l1，记录m1和和l1，填入自己，填入自己设计的表格中的表格中4改改变所挂所挂钩码的的质量，量出量，量出对应的的弹簧簧长度，度，记录m2、m3、m4、m5和相和相应的的弹簧簧长度度l2、l3、l4、l5，
3、并得出每次，并得出每次弹簧的伸簧的伸长量量x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数个数长度度伸伸长量量x钩码质量量m弹力力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l3x3l3l0m3F3 一、数据一、数据处理理1列表法列表法将将测得的得的F、x填入填入设计好的表格中，可以好的表格中，可以发现弹力力F与与弹簧簧伸伸长量量x的比的比值在在误差允差允许范范围内是相等的内是相等的2图象法象法以以弹簧伸簧伸长量量x为横坐横坐标，弹力力F为纵坐坐标，描出，描出F、x各各组数数据相据相应的点，作出的的点，作出的拟合曲合曲线，是一条，是一条过坐坐标原点的直原点的直线二、二、误差分析差分析1
4、钩码标值不准确、不准确、弹簧簧长度度测量不准确量不准确带来来误差差2画画图时描点及描点及连线不准确也会不准确也会带来来误差差三、注意事三、注意事项1每次增减每次增减钩码测量有关量有关长度度时，均需保，均需保证弹簧及簧及钩码不上不上下振下振动而而处于静止状于静止状态，否，否则，弹簧簧弹力有可能与力有可能与钩码重力重力不相等不相等2弹簧下端增加簧下端增加钩码时，注意不要超，注意不要超过弹簧的簧的弹性限度性限度3测量有关量有关长度度时，应区区别弹簧原簧原长l0、实际总长l及伸及伸长量量x三者之三者之间的不同，明确三者之的不同，明确三者之间的关系的关系4建立平面直角坐建立平面直角坐标系系时，两，两轴上
5、上单位位长度所代表的量度所代表的量值要要适当，不可适当，不可过大，也不可大，也不可过小小5描描线的原的原则是，尽量使各点落在描画出的是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分上，少数点分布于布于线两两侧，描出的，描出的线不不应是折是折线，而，而应是光滑的曲是光滑的曲线考点一考点一 实验原理和数据原理和数据处理理考点二考点二 实验过程及程及误差分析差分析考点一考点一实验原理和数据原理和数据处理理(1)将表中数据将表中数据补充完整：充完整：_，_.81.70.012 2(3)图乙中画出的直乙中画出的直线可近似可近似认为通通过原点若从原点若从实验中所中所 用用的的弹簧截取圈数簧截取圈数为n的一段的一段
6、弹簧，簧，该弹簧的簧的劲度系数度系数k与其与其 圈圈数数n的关系的表达式的关系的表达式为k_N/m；该弹簧的簧的劲度系数度系数k与其自由与其自由长度度l0(单位位为m)的关系的表达式的关系的表达式为k_N/m. 如如图甲所示，用甲所示，用铁架台、架台、弹簧和多个已知簧和多个已知质量且量且质量相等的量相等的钩码探究在探究在弹性限度内性限度内弹簧簧弹力与力与弹簧伸簧伸长量的量的关系关系考点二考点二实验过程及程及误差分析差分析(1)为完成完成实验，还需要的需要的实验器材有：器材有：_.(2)实验中需要中需要测量的物理量有：量的物理量有：_.(3)图乙是乙是弹簧簧弹力力F与与弹簧伸簧伸长量量x的的Fx
7、图线，由此可求出，由此可求出弹簧的簧的劲度系数度系数为_N/m.图线不不过原点的原因是由于原点的原因是由于_刻度尺刻度尺弹簧原簧原长、弹簧挂不同个数的簧挂不同个数的钩码时所所对应的伸的伸长量量(或或对应的的弹簧簧长度度)200弹簧自身存在重力簧自身存在重力(4)为完成完成该实验，设计的的实验步步骤如下：如下：A以以弹簧伸簧伸长量量为横坐横坐标，以，以弹力力为纵坐坐标，描出各，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲的点，并用平滑的曲线连接起来；接起来；B记下下弹簧不挂簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度其下端在刻度尺上的刻度l0；C将将铁架台固定于桌子上，并将架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于
8、横梁上，在簧的一端系于横梁上，在弹簧附近簧附近竖直固定一把刻度尺；直固定一把刻度尺；D依次在依次在弹簧下端挂上簧下端挂上1个、个、2个、个、3个、个、4个个钩码，并分，并分别记下下钩码静止静止时弹簧下端所簧下端所对应的刻度，并的刻度，并记录在表格内，在表格内，然后取下然后取下钩码；E以以弹簧伸簧伸长量量为自自变量，写出量，写出弹力与力与弹簧伸簧伸长量量 的的 关关 系系式首先式首先尝试写成一次函数，如果不行，写成一次函数，如果不行，则考考虑二次函数；二次函数；F解解释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义；G整理整理仪器器请将以上步将以上步骤按操作的先后按操作的先后顺序排列出来：序
9、排列出来：_.CBDAEFG解析解析(1)根据根据实验原理可知原理可知还需要刻度尺来需要刻度尺来测量量弹簧原簧原长和和形形变量量(2)根据根据实验原理，原理，实验中需要中需要测量的物理量有量的物理量有弹簧的原簧的原长、弹簧挂不同个数的簧挂不同个数的钩码时所所对应的伸的伸长量量(或或对应的的弹簧簧长度度)(3)取取图象中象中 (0.5,0) 和和 (3.5,6) 两个点，代入两个点，代入F kx可可 得得 k200 N/m，由于，由于弹簧自身的重力，使得簧自身的重力，使得 弹 簧不簧不 加加 外力外力 时就有形就有形变量量(4)根据完成根据完成实验的合理性可知先后的合理性可知先后顺序序为CBDA
10、EFG.本本实验的系的系统误差来自差来自弹簧的重力，所以改簧的重力，所以改进实验的思路的思路应该是尽可能减小是尽可能减小弹簧自重的影响：簧自重的影响：1一个方案是一个方案是选择劲度系数度系数较小的小的轻弹簧，通簧，通过减小减小读数的数的相相对误差来提高差来提高实验的精确度的精确度2利用利用传感器：将感器：将弹簧水平放置，一端固定在簧水平放置，一端固定在传感器上，感器上，对弹簧施加簧施加变化的作用力化的作用力(推力或拉力推力或拉力)时，得到，得到对应的的弹簧形簧形变量量 (2015云南昆明模云南昆明模拟)在探究在探究弹簧的簧的弹力与伸力与伸长 量之量之间关系的关系的实验中，所用装置如中，所用装置
11、如图甲所示，将甲所示，将轻弹簧的一簧的一 端固端固定，另一端与力定，另一端与力传感器感器连接，其伸接，其伸长量通量通过刻度尺刻度尺测 得，某得，某同学的同学的实验数据列于下表中：数据列于下表中：伸伸长量量x/102 m2.004.006.008.0010.00弹力力F/N1.502.934.555.987.50(1)以以x为横横坐坐标、F为纵坐坐标，在在图乙乙的的坐坐标纸上上描描绘出出能能正正确反映确反映这一一弹簧的簧的弹力与伸力与伸长量之量之间的关系的关系图线答案答案 见解析解析(2)由由图线求得求得这一一弹簧的簧的劲度系数度系数为_(保留三位有保留三位有效数字效数字)75.0 N/m解析解析(1)描点作描点作图，如，如图点点评本方案在水平方向上本方案在水平方向上测量量实验数据，消除了由数据，消除了由弹簧自簧自身重量引起的身重量引起的误差；用力差；用力传感器感器测量量弹力，避免了采用定滑力，避免了采用定滑轮、钩码做做实验时因摩擦因摩擦带来的来的误差，提高了差，提高了实验精度精度
