高考總復習物理課件 實驗2探究彈力和彈簧伸長量的關系

1、實驗二探究彈力和彈簧伸長量的關系 一、實驗目的：探索彈力與彈簧伸長量的定量關系，學習所用的科學方法二、實驗原理：彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等，這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的原長和形變后的長度可用刻度尺測出，計算出彈簧的形變量，多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力與彈簧伸長量的定量關系三、實驗器材：彈簧(不同的多根)、刻度尺、鉤碼、鐵架臺四、實驗方法：實驗觀察法、分析歸納法五、實驗步驟 ：圖11用刻度尺測出彈簧的原長l0.2如圖1所示，將彈簧一端固定，另一端掛上鉤碼，待彈簧平衡后，記錄下彈簧的長度及鉤碼的重量然后

2、改變鉤碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù)3將數(shù)據(jù)記錄在表格中(彈簧原長l0_ cm)1234567F/Nl/cmx/cm4根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出Fx圖象(以F為縱軸，以x為橫軸)5探索結論：按照Fx圖象中各點的分布與走向，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的點數(shù)大致相同嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先看Fx是否為一次函數(shù)，如果不是則考慮是否是二次函數(shù)或其他函數(shù)6解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 六、數(shù)據(jù)處理：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)畫出Fx圖象，然后分析Fx圖象所代表的函數(shù)，最后總結出實驗結論七、誤差分析：1.本實驗的誤差來源之一，是因彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的. 因此，使彈

3、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，是本實驗的主要誤差來源所以，測量時盡量精確地測量彈簧的長度八、注意事項：1每次增減鉤碼測量有關長度時，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài)，否則，彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等2彈簧下端增加鉤碼時，注意不要超過彈簧的限度3測量有關長度時，應區(qū)別彈簧原長l0，實際總長l 及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關系4建立平面直角坐標系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當，不可過大，也不可過小5描線的原則是，盡量使各點落在描畫出的線上，少數(shù)點分布于線兩側，描出的線不應是折線，而應是平滑的曲線題型一用

4、圖象法處理實驗數(shù)據(jù)圖2例1某同學用如圖2所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關系的實驗他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(取g9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量m/102g01.002.003.004.00標尺刻度x/102m15.0018.9422.8226.7830.66砝碼質(zhì)量m/102g5.006.007.00標尺刻度x/102m34.6042.0054.50(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖3所示的坐標紙上作彈簧指針所示的坐標紙上作彈簧指針所指的標尺刻度所指的標尺刻度x與砝碼質(zhì)量與砝碼質(zhì)量m的關系曲

5、線的關系曲線 圖圖3(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關系曲線可以判斷，在_牛范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_牛/米解析(1)根據(jù)表格中所測數(shù)據(jù)，在坐標系中的描點連結如圖4所示(2)從x與砝碼質(zhì)量m的關系曲線可看出，在04.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關系是一直線，說明彈簧在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律，由直線斜率的倒數(shù)可求得彈簧勁度系數(shù)為25.0 N/m.答案(1)如圖4所示(2)04.925.0圖4 以下是一名同學做“探究形變與彈力的關系”的實驗(1)下列實驗步驟是這名同學準備完成的，請你幫他按操作的先后順序，將各步驟的順序號寫在橫線上_A以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力

6、為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應的點，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，寫出彈力與彈簧伸長量的關系式；F解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 (2)下表是這名同學探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關系所測的幾組數(shù)據(jù)：算出每一次彈簧的伸長量，并將結果填在下表的空格內(nèi)在下圖的坐標上作出Fx圖象彈力F/N0.51.01.52.02.5彈簧原來長

7、度l0/cm1515151515彈簧后來長度l/cm16.217.318.519.620.8彈簧伸長量x/cm圖5寫出曲線的函數(shù)表達式(x以cm為單位)：_.函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義：_.答案：(1)C，B，D，A，E，F(xiàn)(2)如下表所示彈力F/N0.51.01.52.02.5彈簧伸長量x/cm1.22.33.54.65.8如圖6所示圖6F0.43x函數(shù)表達式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長或壓縮0.01 m(1 cm)所需的拉力大小為0.43 N.圖71.(2009.廣東高考)一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關系”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

8、象如圖7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答案：B2.(2010.山東臨沂期中考試)如圖8甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關系圖象(如圖乙所示)則下列判斷正確的是 ()圖8A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變答案：BCD3.17世紀英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就

9、是著名的胡克定律受此啟發(fā)，一組同學研究“金屬線材伸長量與拉力的關系”的探究過程如下：A有同學認為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長量與拉力成正比，與截面半徑成反比B他們準備選用一些“由同種材料制成的不同長度、不同半徑的線材”作為研究對象，用測距儀、傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律，以驗證假設C通過實驗取得如下數(shù)據(jù)：D同學們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，對他們的假設進行了補充完善長度拉力伸長直徑250 N500 N750 N1000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm

10、1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm(1)上述科學探究活動中，屬于“制定計劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_.(2)請根據(jù)上述過程分析他們的假設是否全部正確？若有錯誤或不足，請給予修正_.答案：(1)BC(2)他們的假設不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬絲的伸長量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬絲的長度成正比4.某同學在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，探究彈力與彈簧伸長量的關系表中是該同學記錄的實驗數(shù)據(jù)，實驗中彈簧始終未超過彈性限度(g10 m/s2)鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150彈簧總長度l/cm6.07.28.49.610.812.4(1)根

11、據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標系中作出彈力F跟彈簧伸長量x的關系圖象；(2)根據(jù)圖象得到彈簧的勁度系數(shù)是_N/m.解析：(1)利用題目給出的表格中，鉤碼質(zhì)量為零時彈簧的長度，可得彈簧原長為6.0 cm；根據(jù)給出的六組數(shù)據(jù)分別計算出對應狀態(tài)下彈簧的伸長量，可在彈力F與彈簧伸長量x的關系圖象中確定出六個點，用平滑的曲線連接盡量多的點所得圖象應該是過原點的一條直線，本實驗中最后一點要舍棄(2)由所得圖象，計算圖象的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)答案：如圖9所示(2)25圖95.(2008.北京高考)某同學和你一起探究彈力和彈簧伸長的關系，并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的

12、刻度尺豎直放在彈簧一側，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上當彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個50 g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個50 g 的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個50 g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.下表記錄的是該同學已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是_和_測量記錄表：代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.1 圖10實驗中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm.請你給出第四個差值：d4_