201x年秋高中物理 第三章 實驗 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 新人教版必修

1、實驗:探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系2.2.學(xué)會用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的方法學(xué)會用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的方法 1.1.彈簧的彈力彈簧的彈力F F的測量：彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時，彈力大的測量：彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時，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.彈簧的伸長量彈簧的伸長量x x的確定：彈簧的原長的確定：彈簧的原長l0 0與掛上鉤碼后彈簧的長與掛上鉤碼后彈簧的長度度l可以用刻度尺測出，彈簧的伸長量可以用刻度尺測出，彈簧的伸長量x=x=l- -l0 03.3.作出彈簧彈力作出彈簧彈力F F與彈簧伸長量與彈簧伸長量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量的關(guān)系析彈簧彈力和彈簧伸長量的關(guān)系鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙、鉛筆等鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙、鉛筆等 一、實驗步驟一、實驗步驟1.1.按圖示安裝實驗裝置按圖示安裝實驗裝置, ,記下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度記下彈簧下端不掛鉤碼時彈簧的長度l0 0。2.2.在彈簧下懸掛一個鉤碼在彈簧下懸掛一個鉤碼, ,平衡時記下彈簧的總長度平衡時記下彈簧的總長度, ,并記下鉤并記下鉤碼的重力。碼的重力。3.3.增加鉤碼的個數(shù)增加鉤碼的個數(shù), ,重復(fù)上述實驗過程重復(fù)上述實驗過程, ,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表示彈簧的總長度表示彈簧的總長度,x=,x=l- -l0 0表示彈簧的伸長量。表示彈簧的伸長量。 個數(shù)個數(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), ,以彈簧的伸長以彈簧的伸長量量x x為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo), ,用描點法作圖。連接各點用描點法作圖。連接各點, ,得出彈力得出彈力F F隨彈簧伸長隨彈簧伸長量量x x變化的圖線。變化的圖線。2.2.以彈簧伸長量為自變量以彈簧伸長量為自變量, ,寫出曲線所代表的函數(shù)

4、。首先嘗試寫出曲線所代表的函數(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量之間的函數(shù)關(guān)系得出彈力和彈簧伸長量之間的函數(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.本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差。為了減本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差。為了減小誤差小誤差, ,要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。2.2.彈簧豎直懸掛時彈簧豎直懸掛時, ,彈簧自身的重力會帶來系統(tǒng)誤差。為了減彈簧自身的重力會帶來系統(tǒng)誤差。為了減小誤差小誤差,

5、,實驗中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧。實驗中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧。1.1.所掛鉤碼不要過重所掛鉤碼不要過重, ,以免超出彈簧的彈性限度。以免超出彈簧的彈性限度。2.2.測彈簧長度時測彈簧長度時, ,一定要把彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測一定要把彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量。量。3.3.記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力和彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力和彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。4.4.描點畫線時一定讓盡量多的點落在曲線上描點畫線時一定讓盡量多的點落在曲線上, ,不在曲線上的點不在曲線上的點均勻分布在曲線的兩側(cè)。均勻分布在曲線的兩側(cè)。5.5.盡量選用輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響。盡量選用輕質(zhì)彈簧以

6、減小彈簧自身重力帶來的影響。熱點熱點1 1 實驗誤差及注意事項實驗誤差及注意事項【典例【典例1 1】(1)(1)在在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中實驗中, ,以以下說法正確的是下說法正確的是( () )A.A.彈簧被拉伸時彈簧被拉伸時, ,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.用幾個不同的彈簧用幾個不同的彈簧, ,分別測出幾組拉力與伸長量分別測出幾組拉力與伸長量, ,得出拉力與得出拉力與伸長量之比相等伸長量之

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量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗的實驗, ,他先把他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長彈簧平放在桌面上使其自然伸長, ,用直尺測出彈簧的原長用直尺測出彈簧的原長L L0 0, ,再再把彈簧豎直懸掛起來把彈簧豎直懸掛起來, ,掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L,L,把把(L-L(L-L0 0) )作為彈簧的伸長量作為彈簧的伸長量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, ,最后畫出的圖線可能是最后畫出的圖線可能是( () )【標(biāo)準(zhǔn)解答】【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)(1)本實驗中應(yīng)以

8、需要研究的一根彈簧為實驗對本實驗中應(yīng)以需要研究的一根彈簧為實驗對象象, ,在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目, ,以改變對彈簧的拉力以改變對彈簧的拉力, ,實驗時彈簧要處于豎直位置實驗時彈簧要處于豎直位置, ,故故A A、B B正確正確; ;彈簧的伸長量為彈簧彈簧的伸長量為彈簧拉長后的長度與原長的差拉長后的長度與原長的差, ,故故C C錯誤錯誤; ;對于不同的彈簧對于不同的彈簧, ,其所受拉其所受拉力與伸長量之比是不同的力與伸長量之比是不同的, ,故故D D錯誤。錯誤。(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)不掛鉤碼時當(dāng)不掛鉤碼時, ,

9、彈簧的伸長彈簧的伸長量量x0,x0,所以選所以選C C。答案答案: :(1)A(1)A、B B (2)C(2)C熱點熱點2 2 實驗數(shù)據(jù)處理實驗數(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量的某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。關(guān)系。(1)(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上將彈簧懸掛在鐵架臺上, ,將刻度尺固定在彈簧一側(cè)將刻度尺固定在彈簧一側(cè), ,彈簧軸彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在線和刻度尺都應(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, ,待彈簧待彈簧時時, ,長度記為長度記為L L0 0; ;彈簧下端

10、掛上彈簧下端掛上砝碼盤時砝碼盤時, ,長度記為長度記為L Lx x; ;在砝碼盤中每次增加在砝碼盤中每次增加10 g10 g砝碼砝碼, ,彈簧長彈簧長度依次記為度依次記為L L1 1至至L L6 6, ,數(shù)據(jù)如表數(shù)據(jù)如表: :表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范, ,代表符號為代表符號為。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, ,橫軸是彈簧長度與橫軸是彈簧長度與( (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;通過圖和表可知通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為砝碼盤的質(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) )?！緲?biāo)準(zhǔn)解答】【標(biāo)準(zhǔn)解答】(2)(2)測量儀器是測量儀器是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)錯誤。讀數(shù)錯誤。(3)(3)橫軸表示的是彈簧相對掛砝碼盤狀態(tài)的形變量，故為彈簧橫軸表示的是彈簧相對掛砝碼盤狀態(tài)的形變量，故為彈簧長度與長度與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