（通用版）2020高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第2單元 相互作用 物體平衡 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 新人教版.ppt

實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)溯本求源實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)探究課時(shí)鞏固訓(xùn)練教師備用習(xí)題,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.探究彈力與的定量關(guān)系. 2.學(xué)會(huì)利用列表法、圖像法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.彈簧受力會(huì)發(fā)生形變,形變的大小與受到的外力有關(guān).沿著彈簧伸長的方向拉彈簧,當(dāng)形變穩(wěn)定時(shí),彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是的. 2.用懸掛法測量彈簧的彈力所運(yùn)用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力大小這一原理.,彈簧伸長量,相等,相等,3.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計(jì)算,這樣就可以探究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了. 三、實(shí)驗(yàn)器材 輕質(zhì)彈簧(一根)、鉤碼(一盒)、鐵架臺(tái)、鉛垂線、坐標(biāo)紙、.,毫米刻度尺,四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.如圖S2-1所示,將鐵架臺(tái)放在桌面上(固定好),將彈簧的 一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上,在靠近彈簧處將刻度尺(分 度為1 mm )固定于鐵架臺(tái)上,并用檢查刻度尺 是否豎直. 2.記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度L0. 3.在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼,待鉤碼后,記下彈簧 下端所對(duì)應(yīng)的刻度L1.,鉛垂線,圖S2-1,靜止,4.用上面方法,記下彈簧下端掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)鉤碼時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度L2、L3、L4并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中. 5.用xn=Ln-L0計(jì)算出彈簧下端掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的伸長量,并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸計(jì)算出所 掛鉤碼的總重力,這個(gè)總重力就等于彈簧彈力的大小,將所得數(shù)據(jù)填入表格.,6.根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),最好以為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo). 7.按照?qǐng)D中各點(diǎn)的分布與走向,嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線).所描的點(diǎn)不一定正好都在這條曲線上,但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同. 8.以彈簧的伸長量為自變量,寫出曲線所代表的函數(shù),首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù) 9.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.,彈簧彈力,熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作,例1 在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測量彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖S2-2甲所示.所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力,實(shí)驗(yàn)時(shí)先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度,再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端,每次測量相應(yīng)的彈簧的總長度.,圖S2-2,(1)某同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)在圖乙中,請(qǐng)作出F-L圖線. (2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0= cm,勁度系數(shù)k= N/m. (3)試根據(jù)該同學(xué)以上的實(shí)驗(yàn)情況,幫他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格.(不必填寫實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù)) (4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把彈簧水平放置,與彈簧豎直懸掛相比較: 優(yōu)點(diǎn)在于:; 缺點(diǎn)在于:.,答案 (1)如圖所示(2)5.020(3)略(4)可以避免彈簧自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)斐蓪?shí)驗(yàn)誤差, 要點(diǎn)總結(jié),(1)實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多,以免彈簧被過分拉伸而超過彈簧的彈性限度. (2)要使用輕質(zhì)彈簧,且要盡量多測幾組數(shù)據(jù).,熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析,例2 2018南平模擬 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖S2-3所示的裝置測量彈簧的勁度系數(shù)k.每當(dāng)掛在彈簧下端的鉤碼(每個(gè)鉤碼質(zhì)量均為m=50 g)處于 靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),用刻度尺測出對(duì)應(yīng)的彈簧長度L(彈簧始終在 彈性限度內(nèi)),列表記錄如下:,圖S2-3,(1)表格中第二組數(shù)據(jù)的彈簧長度如圖所示,則彈簧長度為cm. (2)用所學(xué)知識(shí)盡量精確計(jì)算出每掛一個(gè)鉤碼彈簧伸長量L=cm,并由F=kL計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k= N/m.(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字),答案 (1)11.60(2)1.4833.1, 要點(diǎn)總結(jié),1.圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的要點(diǎn) (1)以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線. (2)以彈簧的伸長量為自變量,寫出曲線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù). (3)得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.,2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法 (1)列表法:將測得的F、x填入設(shè)計(jì)好的表格中,可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等的. (2)圖像法:以彈簧伸長量x為橫坐標(biāo),彈力F為縱坐標(biāo),描出F、x各組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn),作出的擬合曲線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線. (3)函數(shù)法:彈力F與彈簧伸長量x滿足F=kx的關(guān)系.,1.2018太原期末 在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,在豎直懸掛的彈簧下面加掛鉤碼,使彈簧逐漸伸長, 得到數(shù)據(jù)見下表: (1)由表中數(shù)據(jù)在圖S2-4的坐標(biāo)系 中作出F-x 圖像; (2)由圖線可知,彈力F與彈簧伸長量x 的關(guān)系是. (3)由圖線可求得彈簧的勁度系數(shù) k= N/m.,圖S2-4,2.某同學(xué)要探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,并測量彈簧的勁度系數(shù)k,做法是:先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上,然后將毫米刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上,當(dāng)彈簧自然下垂 時(shí),指針指示的示數(shù)記作l0,彈簧下端每增加一 個(gè)50 g的砝碼時(shí),指針示數(shù)分別記作l1、l2、l3、 l4、l5.g取9.8 m/s2. (1)下表記錄的是該同學(xué)測出的5個(gè)值,其中l(wèi)0 未記錄.以砝碼的數(shù)目n為縱軸,以彈簧的長度 l為橫軸,根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),在圖S2-5的坐標(biāo)紙中作出n-l圖線.,圖S2-5,(2)根據(jù)n-l圖線可知彈簧的勁度系數(shù)k= N/m. (3)根據(jù)n-l圖線可知彈簧的原長l0= cm.,3.某同學(xué)利用如圖S2-6所示裝置來研究彈簧彈力與形變的關(guān)系,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如下:A、B是質(zhì)量均為m0的小物塊,A、B間用輕彈簧相連,A的上面通過輕繩繞過兩個(gè)定滑輪與一個(gè)輕質(zhì)掛鉤相連,掛鉤上可以掛上不同質(zhì)量的物體C,物塊B下放置一壓力傳感器.物體C右邊有一個(gè)豎直的直尺,可以測出掛鉤下移的 距離.整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi),重力加速度g 取9.8 m/s2.實(shí)驗(yàn)操作如下: 不懸掛物體C,讓系統(tǒng)保持靜止,確定掛鉤的位置O,并 讀出壓力傳感器的示數(shù)F0;,圖S2-6,每次掛上不同質(zhì)量的物體C,用手托住,緩慢釋放,測出系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)掛鉤相對(duì)O點(diǎn)下移的距離x1,并讀出相應(yīng)的壓力傳感器的示數(shù)F1; 以壓力傳感器示數(shù)為縱軸,掛鉤下移的距離為橫軸,根據(jù)每次測量的數(shù)據(jù),描點(diǎn)作出F-x圖像如圖S2-7所示. 由圖像可知,彈簧勁度系數(shù)k= N/m.,圖S2-7,4.2018四川聯(lián)考 某同學(xué)為研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系,做了如下實(shí)驗(yàn): 如圖S2-8所示,將白紙固定在制圖板上,橡皮筋一端固定在O點(diǎn),另一端A系一小段輕繩(帶繩結(jié)),將制圖板豎直固定在鐵架臺(tái)上. 將質(zhì)量為m=100 g的鉤碼掛在繩結(jié)上,靜止時(shí)描下橡 皮筋下端點(diǎn)的位置A0;用水平力拉A點(diǎn),使A點(diǎn)在新的位 置靜止,描下此時(shí)橡皮筋下端點(diǎn)的位置A1;逐漸增大水 平力,重復(fù)5次,圖S2-8,1.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究彈簧的彈力與形變量之間的關(guān)系.輕彈簧上端固定一個(gè)力傳感器,然后固定在鐵架臺(tái)上,當(dāng)用手向下拉伸彈簧時(shí),彈簧的彈力可從傳感器讀出.用刻度尺可以測量彈簧原長和伸長后的長度,從而確定伸長 量.測量數(shù)據(jù)如下表所示:,(1)以x為橫坐標(biāo),F為縱坐標(biāo),在如圖的坐標(biāo)紙上描繪出能夠正確反映彈力與伸長量關(guān)系的圖線. (2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù) 為(保留兩位有效數(shù)字)N/m.,2.如圖甲所示,用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼,探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系. (1)實(shí)驗(yàn)中還需要的測量工具是. (2)如圖乙所示,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖, 縱軸是鉤碼質(zhì)量m,橫軸是彈簧的 形變量x.由圖可知,圖線不過原點(diǎn) 的原因是;彈簧的勁度系數(shù) k=(結(jié)果保留2位有效數(shù) 字,重力加速度g取9.8 m/s2)N/m.,(3)如圖丙所示,實(shí)驗(yàn)中用兩根不同的彈簧a和b,畫出彈簧彈力F與彈簧長度L的F-L圖像,下列說法正確的是(填選項(xiàng)前的字母). A.a的原長比b的大 B.a的勁度系數(shù)比b的大 C.a的勁度系數(shù)比b的小 D.彈力與彈簧長度成正比,3.把兩根輕質(zhì)彈簧連起來測量它們各自的勁度系數(shù),如圖甲所示. (1)未掛鉤碼之前,指針B指在刻度尺的位置如圖乙所示, 記為 cm. (2)將質(zhì)量為50 g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端,逐次記錄 兩彈簧各自的伸長量;所掛鉤碼的質(zhì)量m與每根彈簧的伸 長量x可描繪出如圖丙所示的圖像,由圖像可計(jì)算出彈簧 的勁度系數(shù)k2= N/m.(重力加速度g取9.8 m/s2),(3)圖丙中,當(dāng)彈簧的伸長量超過17 cm時(shí)其圖線為曲線,由此可知,掛上第 個(gè)鉤碼時(shí),拉力已經(jīng)超過它的彈性限度,這對(duì)測量彈簧的勁度系數(shù) (選填“有”或“沒有”)影響.(已知彈簧的 彈性限度足夠大),