《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 新人教版.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 新人教版.ppt（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 考点一实验原理及操作 考点二数据处理及误差分析 考点三创新实验探究 考考点点 高三物理一轮复习高三物理一轮复习 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系实验目的实验目的1探究弹力和弹簧伸长量的关系探究弹力和弹簧伸长量的关系2学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律实验原理实验原理1如右如右图所示，所示，弹簧在下端簧在下端悬挂挂钩码时会伸会伸长，平衡，平衡时弹簧簧产生的生的弹力与所挂力与所挂钩码的重力大小相等的重力大小相等2用刻度尺用刻度尺测出出弹簧在不同簧在不同钩码拉力下拉力下的伸的伸长量量x，建立直角坐，建立直角坐标系，以系，以纵坐坐标表示表示弹力大小力大小F
2、，以横坐，以横坐标表示表示弹簧的伸簧的伸长量量x，在坐，在坐标系中描出系中描出实验所所测得的各得的各组(x、F)对应的点，用平的点，用平滑的曲滑的曲线连接起来，根据接起来，根据实验所得的所得的图线，就可探知，就可探知弹力大小与力大小与伸伸长量量间的关系的关系实验器材实验器材铁架台、架台、弹簧、毫米刻度尺、簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐若干、三角板、坐标纸、重、重锤线实验步骤实验步骤1将将弹簧的一端挂在簧的一端挂在铁架台上，架台上，让其自然下垂，用刻度尺其自然下垂，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2如下如下图所示，在所示，在弹簧下端挂簧下端挂质量量为m
3、1的的钩码，测出此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3改改变所挂所挂钩码的的质量，量，测出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，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 数据处理数据处理1以弹力以弹力F(大小等于所挂钩码的重力大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作
4、图连接各点，得出弹力为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量随弹簧伸长量x变化的图线变化的图线2以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函数表达式中常数的物理意义数表达式中常数的物理意义误差分析误差分析1钩码标值不准确造成系不准确造成系统误差差2弹簧簧长度的度的测量和作量和作图时造成偶然造成偶然误差差注意事项注意事项1所挂所挂钩码不要不要过重，以免重，以免弹簧被簧被过分拉伸，超出它的分拉伸，超出它的弹性限度，性限度，要注意要注意观察，适可而止察，适可而止2每次所挂每次所挂钩码的的质量差适当大一些，从而使坐量差适当大
5、一些，从而使坐标点的点的间距尽可距尽可能大，能大，这样作出的作出的图线准确度更高一些准确度更高一些3测弹簧簧长度度时，一定要在，一定要在弹簧簧竖直直悬挂且挂且处于于稳定状定状态时测量，量，以免增大以免增大误差差4描点画描点画线时，所描的点不一定都落在一条直，所描的点不一定都落在一条直线上，但上，但应注意一注意一定要使不在直定要使不在直线上的点均匀分布在直上的点均匀分布在直线的两的两侧5记录实验数据数据时要注意要注意弹力、力、弹簧的原簧的原长l0、总长l及及弹簧伸簧伸长量的量的对应关系及关系及单位位6坐坐标轴的的标度要适中度要适中【例例1】如如图甲所示，用甲所示，用铁架台、架台、弹簧和多个已知簧
6、和多个已知质量且量且质量相量相等的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关系量的关系(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图线，由此可求出，由此可求出弹簧簧的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_考点一实验原理及操作(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
7、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横梁上，在簧的一端系于横梁上，在弹簧簧附近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，然后取在表格内，然后取下下钩码；E以以弹簧伸簧伸长量量为自自变量，写出量，写出弹力与伸力与伸长量的关系式首先量的关系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
8、；二次函数；考点一实验原理及操作F解解释函数表达式中常数函数表达式中常数的物理意的物理意义；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：序排列出来：_(1)根据实验原理可知还需要刻度根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量；尺来测量弹簧原长和形变量；(2)根据实验原理，实验中需要测量根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量外力与对应的伸长量(或与弹簧对应或与弹簧对应的长度的长度)；(3)取图象中取图象中(0.5，0)和和(3.5，6)两个两个点，代入点，代入Fkx可得可得k200 N/m，
9、由于弹簧自重的原因，使得弹簧不由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量加外力时就有形变量(4)根据完成实验的合理性可知先后根据完成实验的合理性可知先后顺序为顺序为CBDAEFG. 解析解析 答案答案 (1)刻度尺刻度尺(2)弹簧原簧原长、弹簧所受外力与簧所受外力与对应的伸的伸长量量(或与或与弹簧簧对应的的长度度)(3)200弹簧簧自重自重(4)CBDAEFG考点一实验原理及操作【例例2】某某实验小小组做做“探究探究弹力和力和弹簧伸簧伸长量的关系量的关系”实验，实验时，先把，先把弹簧平放在桌面上，用直尺簧平放在桌面上，用直尺测出出弹簧的簧的原原长L04.6 cm，再把，再把弹簧簧竖直直悬
10、挂起挂起来，在下端挂来，在下端挂钩码，每增加一只，每增加一只钩码均均记下下对应的的弹簧簧长度度x，数据，数据记录如下如下表所示表所示.(1)根据表中数据描点并根据表中数据描点并作图，如图所示作图，如图所示考点二数据处理及误差分析 解析解析钩码个数个数12345弹力力F/N1.0 2.03.04.05.0弹簧的簧的长度度x/cm7.0 9.0 11.0 13.0 15.0(1)根据表中数据作出根据表中数据作出Fx图线；(2)由此由此图线可得，可得，该弹簧簧劲度系数度系数k_N/m.(3)图线与与x轴的交点坐的交点坐标大于大于L0的原因的原因是是_。(3)由题意知，测弹簧的由题意知，测弹簧的原长原
11、长L0时，弹簧是平放时，弹簧是平放在桌面上的当弹簧竖在桌面上的当弹簧竖直悬挂时，由于弹簧自直悬挂时，由于弹簧自身重力的影响，即使不身重力的影响，即使不挂钩码，弹簧也会伸长挂钩码，弹簧也会伸长一小段，所以图线与一小段，所以图线与x轴的交点坐标大于轴的交点坐标大于L0. 解析解析 答案答案 (1)见解析解析(2)50(3)未考未考虑弹簧自身重力的簧自身重力的影响影响考点二数据处理及误差分析考点三创新实验研究 表格显表格显/ /隐隐 【例例3】 (2014高考新课标全国高考新课标全国卷卷)某某实验小小组探探究究弹簧的簧的劲度系数度系数k与其与其长度度(圈数圈数)的关系的关系实验装置如装置如图(a)所
12、示：一均匀所示：一均匀长弹簧簧竖直直悬挂，挂，7个指个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分分别固定在固定在弹簧上簧上距距悬点点0、10、20、30、40、50、60圈圈处；通；通过旁旁边竖直放置的刻度尺，可以直放置的刻度尺，可以读出指出指针的位置，的位置，P0指向指向0刻度刻度设弹簧下端未挂重物簧下端未挂重物时，各指，各指针的位的位置置记为x0；挂有；挂有质量量为0.100 kg的砝的砝码时，各指，各指针的位置的位置记为x.测量量结果及部分果及部分计算算结果如下表所示果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2)已已知知实验所用所用弹簧簧总圈数
13、圈数为60，整个，整个弹簧的自由簧的自由长度度为11.88 cm.P1P2P3P4P5P6x0(cm)2.044.066.068.0510.03 12.01x(cm)2.645.267.8110.30 12.93 15.41n102030405060k(N/m)16356.043.633.828.81/k(m/N)0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据将表中数据补充完整：充完整：_，_(2)以以n为横坐横坐标，1/k为纵坐坐标，在，在图(b)给出的坐出的坐标纸上画出上画出1/kn图象象 解析解析考点三创新实验研究(3)图(b)中画出的直中画出的直线可近可近似似认为通通过原点若从原点若从实验中所用的中所用的弹簧截取圈数簧截取圈数为n的一段的一段弹簧，簧，该弹簧的簧的劲度系数度系数k与其圈数与其圈数n的关的关系的表达式系的表达式为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. 解析解析考点三创新实验研究 答案答案 考点三创新实验研究
