高三物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)2 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系課件 魯科版.ppt

實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系 知識要點(diǎn)歸納 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系 2 學(xué)會利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)原理1 如圖2 4 1所示 在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長 平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等 圖2 4 1 2 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)行計算 這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了 實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺 彈簧 毫米刻度尺 鉤碼若干 三角板 坐標(biāo)紙 重垂線 鉛筆 過程分析導(dǎo)引 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 將彈簧的一端掛在鐵架臺上 讓其自然下垂 用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0 即原長 2 如圖2 4 2所示 在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼 量出此時彈簧的長度l1 記錄m1和l1 填入自己設(shè)計的表格中 圖2 4 2 3 改變所掛鉤碼的質(zhì)量 量出對應(yīng)的彈簧長度 記錄m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長度l2 l3 l4 l5 并得出每次彈簧的伸長量x1 x2 x3 x4 x5 二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法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 三 注意事項1 所掛鉤碼不要過重 以免彈簧被過分拉伸 超出它的彈性限度 要注意觀察 適可而止 2 每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些 從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)的間距盡可能大 這樣作出的圖線更精確 3 測彈簧長度時 一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量 讀數(shù) 以免增大誤差 4 描點(diǎn)畫線時 所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上 但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè) 5 記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位 四 誤差分析1 彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差 因此 使彈簧的懸掛端固定 另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對彈簧的拉力 待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度 2 盡量精確地測量彈簧的長度 也是減小實(shí)驗(yàn)誤差的基本方法 3 描點(diǎn) 作圖不準(zhǔn)確 實(shí)驗(yàn)典例精析 2011年福建調(diào)研 如圖2 4 3甲所示 用鐵架臺 彈簧和多個已知質(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 圖2 4 3 1 為完成實(shí)驗(yàn) 還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 2 實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有 3 圖乙是彈簧所受彈力f與彈簧伸長長度x的f x圖線 由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為 n m 圖線不過原點(diǎn)的原因是由于 4 為完成該實(shí)驗(yàn)設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟如下 a 以彈簧伸長量為橫坐標(biāo) 以彈力為縱坐標(biāo) 描出各組 x f 對應(yīng)的點(diǎn) 并用平滑的曲線連接起來 b 記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0 c 將鐵架臺固定于桌子上 并將彈簧的一端系于橫梁上 在彈簧附近豎直固定一把刻度尺 d 依次在彈簧下端掛上1個 2個 3個 4個 鉤碼 并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度 并記錄在表格內(nèi) 然后取下鉤碼 e 以彈簧伸長量為自變量 寫出彈力與伸長量的關(guān)系式 首先嘗試寫成一次函數(shù) 如果不行 則考慮二次函數(shù) f 解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 g 整理儀器 請將以上步驟按操作的先后順序排列出來 解析 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍€需要刻度尺以測量彈簧原長和形變量 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有彈簧的原長 彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量 或與彈簧對應(yīng)的長度 3 取圖象中 0 5 0 和 3 5 6 兩個計數(shù)點(diǎn) 代入f kx可得k 200n m 由于彈簧自重的原因 使得彈簧不加外力時就有形變量 4 根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)閏bdaefg 答案 1 刻度尺 2 彈簧原長 彈簧所受外力與對應(yīng)的伸長量 或與對應(yīng)的長度 3 200彈簧自重 4 cbdaefg 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(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖2 4 4 所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力 實(shí)驗(yàn)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 圖2 4 4 1 有一個同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)圖2 4 5中 請作出f l圖線 圖2 4 5 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)以上該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況 請你幫助他設(shè)計一個記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格 不必填寫其實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù) 4 該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時 把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較 優(yōu)點(diǎn)在于 缺點(diǎn)在于 解析 1 用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來 如圖2 4 6所示 圖2 4 6 2 彈簧的原長l0即為彈力為零時彈簧的長度 由圖象可知 l0 5 10 2m 5cm 勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率 k 20n m 3 記錄數(shù)據(jù)的表格如下表 4 優(yōu)點(diǎn)是 避免彈簧自身所受重力對實(shí)驗(yàn)的影響 缺點(diǎn)是 彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)的誤差增大 答案 見解析 2010年高考浙江理綜卷 在 探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 甲 乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧 為測量橡皮繩的勁度系數(shù) 他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼 每個鉤碼的質(zhì)量均為m 0 1kg 取g 10m s2 并記錄繩下端的坐標(biāo)x加i 下標(biāo)i表示掛在繩下端鉤碼個數(shù) 然后逐個拿下鉤碼 同樣記錄繩下端的坐標(biāo)x減i 繩下端坐標(biāo)的平均值xi x加i x減i 2的數(shù)據(jù)如下表 1 同一橡皮繩的x加i x減i 大于 或 小于 2 同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實(shí)驗(yàn)要求 甲 或 乙 3 選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k n m 4 為了更好地測量勁度系數(shù) 在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些 解析 1 小于 2 乙 3 由所給數(shù)據(jù)得改變量如下表所示 由上表作圖得