201x年秋高中物理 第三章 實(shí)驗(yàn) 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 新人教版必修

1、實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系2.2.學(xué)會(huì)用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法學(xué)會(huì)用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法 1.1.彈簧的彈力彈簧的彈力F F的測(cè)量：彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時(shí)，彈力大的測(cè)量：彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時(shí)，彈力大小與所掛鉤碼的重力大小相等，即小與所掛鉤碼的重力大小相等，即F=mgF=mg2.2.彈簧的伸長(zhǎng)量彈簧的伸長(zhǎng)量x x的確定：彈簧的原長(zhǎng)的確定：彈簧的原長(zhǎng)l0 0與掛上鉤碼后彈簧的長(zhǎng)與掛上鉤碼后彈簧的長(zhǎng)度度l可以用刻度尺測(cè)出，彈簧的伸長(zhǎng)量可以用刻度尺測(cè)出，彈簧的伸長(zhǎng)量x=x=l- -l0 03.3.作出彈簧彈力作出彈簧彈力F F與彈簧伸長(zhǎng)量與彈簧伸長(zhǎng)量x x的關(guān)系圖像，根據(jù)圖像可以分的關(guān)系圖

2、像，根據(jù)圖像可以分析彈簧彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系析彈簧彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙、鉛筆等鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙、鉛筆等 一、實(shí)驗(yàn)步驟一、實(shí)驗(yàn)步驟1.1.按圖示安裝實(shí)驗(yàn)裝置按圖示安裝實(shí)驗(yàn)裝置, ,記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l0 0。2.2.在彈簧下懸掛一個(gè)鉤碼在彈簧下懸掛一個(gè)鉤碼, ,平衡時(shí)記下彈簧的總長(zhǎng)度平衡時(shí)記下彈簧的總長(zhǎng)度, ,并記下鉤并記下鉤碼的重力。碼的重力。3.3.增加鉤碼的個(gè)數(shù)增加鉤碼的個(gè)數(shù), ,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程, ,將數(shù)據(jù)填入表格。以將數(shù)據(jù)填入表格。以F F表示彈力表示彈

3、力, ,l表示彈簧的總長(zhǎng)度表示彈簧的總長(zhǎng)度,x=,x=l- -l0 0表示彈簧的伸長(zhǎng)量。表示彈簧的伸長(zhǎng)量。 個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)記錄記錄1 12 23 34 45 56 67 7F/NF/N0 0l/cm/cmx/cmx/cm0 0二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1.1.以彈力以彈力F(F(大小等于所掛鉤碼的重力大小等于所掛鉤碼的重力) )為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo), ,以彈簧的伸長(zhǎng)以彈簧的伸長(zhǎng)量量x x為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo), ,用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn)用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn), ,得出彈力得出彈力F F隨彈簧伸長(zhǎng)隨彈簧伸長(zhǎng)量量x x變化的圖線(xiàn)。變化的圖線(xiàn)。2.2.以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量, ,寫(xiě)出曲線(xiàn)所代表的函數(shù)

4、。首先嘗試寫(xiě)出曲線(xiàn)所代表的函數(shù)。首先嘗試正比函數(shù)正比函數(shù), ,如果不行再依次嘗試反比函數(shù)、二次函數(shù)等。如果不行再依次嘗試反比函數(shù)、二次函數(shù)等。3.3.得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的函數(shù)關(guān)系得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的函數(shù)關(guān)系, ,研究并解釋函數(shù)表研究并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。達(dá)式中常數(shù)的物理意義。1.1.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差。為了減本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差。為了減小誤差小誤差, ,要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。2.2.彈簧豎直懸掛時(shí)彈簧豎直懸掛時(shí), ,彈簧自身的重力會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。為了減彈簧自身的重力會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。為了減小誤差小誤差,

5、,實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧。1.1.所掛鉤碼不要過(guò)重所掛鉤碼不要過(guò)重, ,以免超出彈簧的彈性限度。以免超出彈簧的彈性限度。2.2.測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí), ,一定要把彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)一定要把彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量。量。3.3.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。4.4.描點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)時(shí)一定讓盡量多的點(diǎn)落在曲線(xiàn)上描點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)時(shí)一定讓盡量多的點(diǎn)落在曲線(xiàn)上, ,不在曲線(xiàn)上的點(diǎn)不在曲線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在曲線(xiàn)的兩側(cè)。均勻分布在曲線(xiàn)的兩側(cè)。5.5.盡量選用輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來(lái)的影響。盡量選用輕質(zhì)彈簧以

6、減小彈簧自身重力帶來(lái)的影響。熱點(diǎn)熱點(diǎn)1 1 實(shí)驗(yàn)誤差及注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)誤差及注意事項(xiàng)【典例【典例1 1】(1)(1)在在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)中, ,以以下說(shuō)法正確的是下說(shuō)法正確的是( () )A.A.彈簧被拉伸時(shí)彈簧被拉伸時(shí), ,不能超出它的彈性限度不能超出它的彈性限度B.B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力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應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)置且處于平衡狀態(tài)D.D.用幾個(gè)不同的彈簧用幾個(gè)不同的彈簧, ,分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量, ,得出拉力與得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等伸長(zhǎng)量之

7、比相等(2)(2)某同學(xué)做某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn), ,他先把他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng), ,用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L L0 0, ,再再把彈簧豎直懸掛起來(lái)把彈簧豎直懸掛起來(lái), ,掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L,L,把把(L-L(L-L0 0) )作為彈簧的伸長(zhǎng)量作為彈簧的伸長(zhǎng)量x x。這樣操作。這樣操作, ,由于彈簧自身重力的影由于彈簧自身重力的影響響, ,最后畫(huà)出的圖線(xiàn)可能是最后畫(huà)出的圖線(xiàn)可能是( () )【標(biāo)準(zhǔn)解答】【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以

8、需要研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以需要研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象象, ,在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目, ,以改變對(duì)彈簧的拉力以改變對(duì)彈簧的拉力, ,實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧要處于豎直位置實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧要處于豎直位置, ,故故A A、B B正確正確; ;彈簧的伸長(zhǎng)量為彈簧彈簧的伸長(zhǎng)量為彈簧拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的差拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的差, ,故故C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;對(duì)于不同的彈簧對(duì)于不同的彈簧, ,其所受拉其所受拉力與伸長(zhǎng)量之比是不同的力與伸長(zhǎng)量之比是不同的, ,故故D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。(2)(2)由于考慮彈簧自身重力的影響由于考慮彈簧自身重力的影響, ,當(dāng)不掛鉤碼時(shí)當(dāng)不掛鉤碼時(shí), ,

9、彈簧的伸長(zhǎng)彈簧的伸長(zhǎng)量量x0,x0,所以選所以選C C。答案答案: :(1)A(1)A、B B (2)C(2)C熱點(diǎn)熱點(diǎn)2 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例【典例2 2】(2012(2012廣東高考廣東高考) )某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。關(guān)系。(1)(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上, ,將刻度尺固定在彈簧一側(cè)將刻度尺固定在彈簧一側(cè), ,彈簧軸彈簧軸線(xiàn)和刻度尺都應(yīng)在線(xiàn)和刻度尺都應(yīng)在( (選填選填“水平水平”或或“豎直豎直”) )方向。方向。(2)(2)彈簧自然懸掛彈簧自然懸掛, ,待彈簧待彈簧時(shí)時(shí), ,長(zhǎng)度記為長(zhǎng)度記為L(zhǎng) L0 0; ;彈簧下端

10、掛上彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)砝碼盤(pán)時(shí), ,長(zhǎng)度記為長(zhǎng)度記為L(zhǎng) Lx x; ;在砝碼盤(pán)中每次增加在砝碼盤(pán)中每次增加10 g10 g砝碼砝碼, ,彈簧長(zhǎng)彈簧長(zhǎng)度依次記為度依次記為L(zhǎng) L1 1至至L L6 6, ,數(shù)據(jù)如表數(shù)據(jù)如表: :表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范, ,代表符號(hào)為代表符號(hào)為。由表可知。由表可知所用刻度尺的最小分度為所用刻度尺的最小分度為。(3)(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖據(jù)作的圖, ,縱軸是砝碼的質(zhì)量縱軸是砝碼的質(zhì)量, ,橫軸是彈簧長(zhǎng)度與橫軸是彈簧長(zhǎng)度與( (選選填填“L L0 0”或或“L Lx x”)”)的差值。的差值。(4)(4)由

11、圖可知彈簧的勁度系數(shù)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為為N/m;N/m;通過(guò)圖和表可知通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為砝碼盤(pán)的質(zhì)量為g(g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字結(jié)果保留兩位有效數(shù)字, ,重力加速度取重力加速度取9.8 m/s9.8 m/s2 2) )。【標(biāo)準(zhǔn)解答】【標(biāo)準(zhǔn)解答】(2)(2)測(cè)量?jī)x器是測(cè)量?jī)x器是1010分度的，需要估讀到最小精度分度的，需要估讀到最小精度的下一位，則此刻度尺的最小精度應(yīng)為的下一位，則此刻度尺的最小精度應(yīng)為1 mm1 mm，故，故L L3 3讀數(shù)錯(cuò)誤。讀數(shù)錯(cuò)誤。(3)(3)橫軸表示的是彈簧相對(duì)掛砝碼盤(pán)狀態(tài)的形變量，故為彈簧橫軸表示的是彈簧相對(duì)掛砝碼盤(pán)狀態(tài)的形變量，故為彈簧長(zhǎng)度與長(zhǎng)度與L Lx x的差值。的差值。(4)(4)由由mg=kxmg=kx得圖像的斜率得圖像的斜率k= =0.5,k= =0.5