高考物理總復習 2-7實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 新人教版.ppt

,第7單元 實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,一、實驗?zāi)康?1探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系 2學會用列表法和圖象法處理實驗數(shù)據(jù),二、實驗原理 1.如右圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等,2用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x，如下圖建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的伸長量x，在坐標系中描出實驗所測得的各組(x、F)對應(yīng)的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關(guān)系,三、實驗器材 鐵架臺、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標紙 四、實驗步驟 1安裝實驗儀器如圖1所示 2測量彈簧的伸長量(或總長)及所受的拉力(或所掛鉤碼的質(zhì)量)，列表作出記錄，要盡可能多測幾組數(shù)據(jù) 3根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，以力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標,4按照在圖中所繪點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)，所畫的點不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相同 5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)，如果不行再考慮二次函數(shù),【例】 在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是( ) A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度 B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D用幾個勁度系數(shù)不同的彈簧分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等,【解析】 彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度，否則彈簧會損壞，故A項正確；用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，要保證彈簧位于豎直位置，使鉤碼的重力等于彈簧的彈力，要待鉤碼平衡時再讀讀數(shù)故B項正確；彈簧的長度不等于彈簧的伸長量，故C項錯誤；拉力與伸長量之比是勁度系數(shù)，由彈簧決定，同一彈簧的勁度系數(shù)是不變的，不同的彈簧的勁度系數(shù)不同，故D項錯誤 【答案】 AB,一、實驗操作技巧 1實驗數(shù)據(jù)處理 (1)圖象法 以彈簧伸長量x為橫坐標，彈力F為縱坐標，描出F、x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點，作出的擬合曲線，是一條過坐標原點的直線,【例1】 (2012·浙江)在“探究求合力的方法”實驗中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細繩套和一把彈簧秤 (1)為完成實驗，某同學另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到實驗數(shù)據(jù)如下表：,在下面坐標圖中作出F­x圖象并利用圖象求得該彈簧的勁度系數(shù)k_N/m.,【答案】 (1)見解析圖，53(說明：±2內(nèi)都可) (2)函數(shù)法 彈力F與彈簧伸長量x滿足Fkx的關(guān)系,【例2】 一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示下列表述正確的是( ) Aa的原長比b的長 Ba的勁度系數(shù)比b的大 Ca的勁度系數(shù)比b的小 D測得的彈力與彈簧的長度成正比,【解析】 根據(jù)胡克定律，有Fkxk(ll0)，在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比a的長，a的勁度系數(shù)比b的大，故A、C項錯誤，B項正確；彈力與彈簧的形變量成正比，故D項錯誤 【答案】 B,2注意事項 (1)不要超過彈性限度：實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度 (2)每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當大一些，從而使坐標點的間距盡可能大，這樣作出的圖線準確度更高一些 (3)盡量多測幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù) (4)記錄實驗數(shù)據(jù)時要注意彈力、彈簧的原長、總長及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位,二、實驗誤差的來源與分析 (1)本實驗的誤差來源之一是由彈簧拉力大小不穩(wěn)定造成的，因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力，可以提高實驗的準確度 (2)彈簧長度的測量是本實驗主要誤差來源，所以測量時盡量精確地測量彈簧的長度 (3)描點、作圖不準確等,【例3】 (2010·福建)某實驗小組在做研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系的實驗時，將原長約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20 g)，每增掛一只鉤碼均記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量；當掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每取下一只鉤碼，也記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時的橡皮筋伸長量l與拉力F關(guān)系的圖象如圖所示從圖象中可以得出：,A增掛鉤碼時l與F成正比，而減掛鉤碼時l與F不成正比 B當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時的大 C當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時的相等 D增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多，導致橡皮筋超出彈性限度,【解析】 題圖中兩條線都不是直線，故l與F不成正比，A項錯誤；比較兩條曲線可知，在拉力相等時，減掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比增掛鉤碼時的大，B、C兩項錯誤；減鉤碼過程圖線不與原來重復，且伸長量比原來的長，說明超出橡皮筋的彈性限度，故D項正確 【答案】 D,【學法指導】 有些同學在一些教輔材料上做了一些以橡皮筋為背景的習題，會錯誤認為橡皮筋上的力與其形變量成正比，符合胡克定律，本題反映的橡皮筋的受力的情況是符合實際的，實際的橡皮筋不是彈簧模型所對應(yīng)的Fkx.,一、理論與實際的處理 【例1】 某同學做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把LL0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的( ),【解析】 由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x0，故C項正確 【答案】 C,二、創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 【例2】 在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖所示所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度,(1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標系圖中(如下圖)，請作出F­L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)該同學以上的實驗情況，幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)) (4)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于：_ _. 缺點在于：_ _.,【解析】 (1) F­L圖線如下圖所示：,(2)彈簧的原長L0即彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L05×102 m5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k20 N/m. (3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表,(4)優(yōu)點是：可以避免彈簧自身重力對實驗的影響 缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦會造成實驗誤差 【答案】 (1)見解析圖；(2)5、20；(3) (4)見解析,