新教材物理粵教版必修一-第2課時-實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系課件

第2課時實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系學習目標要求核心素養(yǎng)和關鍵能力1.探究彈簧彈力與形變量的關系。2.學會利用圖像研究兩個物理量之間關系的方法。1.科學探究能提出彈力與形變量關系的猜想假設，并設計實驗方案，定量探究彈力與形變量之間的關系、驗證假設。2.關鍵能力實驗探究能力。第2課時實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系學習目標要求核心素一、實驗目的：探究彈簧彈力與形變量的關系二、實驗原理：二力平衡三、實驗器材

鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線。四、實驗步驟1.如圖所示，將鐵架臺放在桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上。一、實驗目的：探究彈簧彈力與形變量的關系2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0，即彈簧的原長。3.在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時測出彈簧的長度l，求出彈簧的伸長量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)。4.改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復上述實驗，將所測數(shù)據填寫在下列表格中，記錄表：彈簧原長l0＝________cm。次數(shù)

內容123456拉力F/N

彈簧總長/cm

彈簧伸長/cm

5.做出彈力與形變量的圖像2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0，即彈簧的原長。五、數(shù)據處理1.以力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標，根據所測數(shù)據在坐標紙上描點。2.按照圖中各點的分布與走向，作出一條平滑的圖線。所畫的點不一定正好都在這條圖線上，但要注意使圖線兩側的點數(shù)大致相同。3.以彈簧的伸長為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)表達式，并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。六、誤差分析1.鉤碼標值不準確，彈簧長度測量不準確帶來誤差。2.畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差。五、數(shù)據處理【例1】

如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系。探究科學探究之實驗操作【例1】如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：___________________________。(2)實驗中需要測量的物理量有：__________________________________。(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。圖線不過原點的原因是由于___________________________。(4)為完成該實驗，設計的實驗步驟如下：A.以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的直線連接起來；B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0；(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：___________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，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：________。C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附解析(1)根據實驗原理可知還需要用刻度尺來測量彈簧原長和形變量。(2)根據實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)。(3)取圖像中(0.5，0)和(3.5，6)兩個點，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)根據完成實驗的合理性可知，先后順序為CBDAEFG。答案

(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)

(3)200由于彈簧自重的原因，使得彈簧不加外力時就有形變量(4)CBDAEFG解析(1)根據實驗原理可知還需要用刻度尺來測量彈簧原長和形[針對訓練1]

下列關于“探究彈簧彈力和伸長量的關系”實驗的說法中正確的是(

) A.實驗中k的具體數(shù)值必須計算出來 B.如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖線也是過原點的一條直線 C.利用F－x直線可求出k值 D.實驗時要把所有點連到線上，才能得到真實規(guī)律[針對訓練1]下列關于“探究彈簧彈力和伸長量的關系”實驗的解析“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗中利用F－x圖線可求出k值，但不一定要求解出k值，實驗中用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖線不是過原點的一條直線，作圖時絕大多數(shù)點落在直線上，偏離較大的點舍去，C項正確。答案C解析“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗中利用F－x圖線可求【例2】(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時，得到如圖甲所示的F－L圖像，由圖像可知：彈簧原長L0＝________cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。探究科學探究之實驗設計【例2】(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖乙所示，則指針所指刻度尺示數(shù)為________cm。由此可推測圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為________個。解析(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，結合題圖甲中數(shù)據得L0＝3.0cm，k＝200N/m。(2)由題圖乙知指針所指刻度為1.50cm，由F＝k(L0－L)，可求得此時彈力為F＝3N，故所掛鉤碼的個數(shù)為3個。答案(1)3.0

200

(2)1.50

3(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，使[針對訓練2]

某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側，彈簧軸線和刻度尺都應在________方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0，彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx。在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據如下表：

代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30[針對訓練2]某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。(1)將彈表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________。由表可知所用刻度尺的最小分度為________。(3)如圖所示是該同學根據表中數(shù)據作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g(結果保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8m/s2)。表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________。由表可解析

(1)實驗器材應豎直放置。(2)待彈簧靜止時測量其長度。L3數(shù)值與其他數(shù)值的有效數(shù)字不同，因此該數(shù)值記錄不規(guī)范。由表中數(shù)值保留到小數(shù)點后兩位(0.01cm)，可知測量儀器應為毫米刻度尺，最小分度為1mm。(3)橫軸表示彈簧的形變量，因此應是彈簧長度與Lx的差值。答案(1)豎直(2)靜止L3

1mm

(3)Lx(4)4.9

10解析(1)實驗器材應豎直放置。答案(1)豎直(2)靜止[例3]

用如圖所示的實驗裝置“研究彈簧的彈力與形變量之間的關系”。輕彈簧上端固定一個力傳感器，然后固定在鐵架臺上，當用手向下拉伸彈簧時，彈簧的彈力可從傳感器讀出。用刻度尺可以測量彈簧原長和伸長后的長度，從而確定伸長量。測量數(shù)據如表所示：探究科學探究之實驗創(chuàng)新伸長量x/(×10－2m)2.004.006.008.0010.00彈力F/N1.502.934.555.987.50[例3]用如圖所示的實驗裝置“研究彈簧的彈力與形變量之間的(1)以x為橫坐標，F(xiàn)為縱坐標，在如圖的坐標紙上描繪出能夠正確反映彈力與伸長量關系的圖線。(2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)為________。(結果保留2位有效數(shù)字)解析橫軸表示伸長量x，縱軸表示彈力F，按照表格數(shù)據，描點畫圖，得到一條直線，圖像斜率代表彈簧勁度系數(shù)。答案(1)如圖所示(2)75N/m(1)以x為橫坐標，F(xiàn)為縱坐標，在如圖的坐標紙上描繪出能夠正新教材物理粵教版必修一-第2課時-實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系課件第2課時實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系學習目標要求核心素養(yǎng)和關鍵能力1.探究彈簧彈力與形變量的關系。2.學會利用圖像研究兩個物理量之間關系的方法。1.科學探究能提出彈力與形變量關系的猜想假設，并設計實驗方案，定量探究彈力與形變量之間的關系、驗證假設。2.關鍵能力實驗探究能力。第2課時實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系學習目標要求核心素一、實驗目的：探究彈簧彈力與形變量的關系二、實驗原理：二力平衡三、實驗器材

鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線。四、實驗步驟1.如圖所示，將鐵架臺放在桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上。一、實驗目的：探究彈簧彈力與形變量的關系2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0，即彈簧的原長。3.在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時測出彈簧的長度l，求出彈簧的伸長量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)。4.改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復上述實驗，將所測數(shù)據填寫在下列表格中，記錄表：彈簧原長l0＝________cm。次數(shù)

內容123456拉力F/N

彈簧總長/cm

彈簧伸長/cm

5.做出彈力與形變量的圖像2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0，即彈簧的原長。五、數(shù)據處理1.以力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標，根據所測數(shù)據在坐標紙上描點。2.按照圖中各點的分布與走向，作出一條平滑的圖線。所畫的點不一定正好都在這條圖線上，但要注意使圖線兩側的點數(shù)大致相同。3.以彈簧的伸長為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)表達式，并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。六、誤差分析1.鉤碼標值不準確，彈簧長度測量不準確帶來誤差。2.畫圖時描點及連線不準確也會帶來誤差。五、數(shù)據處理【例1】

如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系。探究科學探究之實驗操作【例1】如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：___________________________。(2)實驗中需要測量的物理量有：__________________________________。(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。圖線不過原點的原因是由于___________________________。(4)為完成該實驗，設計的實驗步驟如下：A.以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的直線連接起來；B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0；(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：___________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，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：________。C.將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附解析(1)根據實驗原理可知還需要用刻度尺來測量彈簧原長和形變量。(2)根據實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)。(3)取圖像中(0.5，0)和(3.5，6)兩個點，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)根據完成實驗的合理性可知，先后順序為CBDAEFG。答案

(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)

(3)200由于彈簧自重的原因，使得彈簧不加外力時就有形變量(4)CBDAEFG解析(1)根據實驗原理可知還需要用刻度尺來測量彈簧原長和形[針對訓練1]

下列關于“探究彈簧彈力和伸長量的關系”實驗的說法中正確的是(

) A.實驗中k的具體數(shù)值必須計算出來 B.如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖線也是過原點的一條直線 C.利用F－x直線可求出k值 D.實驗時要把所有點連到線上，才能得到真實規(guī)律[針對訓練1]下列關于“探究彈簧彈力和伸長量的關系”實驗的解析“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗中利用F－x圖線可求出k值，但不一定要求解出k值，實驗中用彈簧長度L代替x，F(xiàn)－L圖線不是過原點的一條直線，作圖時絕大多數(shù)點落在直線上，偏離較大的點舍去，C項正確。答案C解析“探究彈力和彈簧伸長量的關系”實驗中利用F－x圖線可求【例2】(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時，得到如圖甲所示的F－L圖像，由圖像可知：彈簧原長L0＝________cm，求得彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m。探究科學探究之實驗設計【例2】(1)某次研究彈簧所受彈力F與彈簧長度L關系實驗時(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，使(1)中研究的彈簧壓縮，穩(wěn)定后指針指示如圖乙所示，則指針所指刻度尺示數(shù)為________cm。由此可推測圖乙中所掛鉤碼的個數(shù)為________個。解析(1)由胡克定律F＝k(L－L0)，結合題圖甲中數(shù)據得L0＝3.0cm，k＝200N/m。(2)由題圖乙知指針所指刻度為1.50cm，由F＝k(L0－L)，可求得此時彈力為F＝3N，故所掛鉤碼的個數(shù)為3個。答案(1)3.0

200

(2)1.50

3(2)按如圖乙的方式掛上鉤碼(已知每個鉤碼重G＝1N)，使[針對訓練2]

某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側，彈簧軸線和刻度尺都應在________方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0，彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx。在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據如下表：

代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30[針對訓練2]某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。(1)將彈表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________。由表可知所用刻度尺的最小分度為________。(3)如圖所示是該同學根據表中數(shù)據作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，通過圖和表可知砝碼盤的質量為________