高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第六講實(shí)驗(yàn)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

第6講實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系fuxi復(fù)習(xí)內(nèi)容1.探究彈簧彈力與形變量的定量關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與拓展一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?．探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的定量關(guān)系。2．學(xué)會(huì)用列表法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理：

彈簧受到拉力作用會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長(zhǎng)量越大，彈力也就越大。三、實(shí)驗(yàn)器材：

鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。

四、實(shí)驗(yàn)步驟：1.安裝實(shí)驗(yàn)儀器(如圖所示)。2．測(cè)量彈簧的伸長(zhǎng)量(或總長(zhǎng))及所受的拉力(或所掛鉤碼的質(zhì)量)，列表作出記錄，要盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。3．根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，以力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)。4．按照在圖中所繪點(diǎn)的分布與走向，作出一條平滑的曲線(包括直線)，使盡可能多的點(diǎn)落在線上，不能落在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄。fuxi典例分析【例1】如圖1所示，甲同學(xué)用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)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(zhǎng)量的關(guān)系。(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(cè)量的物理量有：__

____________

_。

(3)圖2是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的F-x圖像，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)

__N/m。圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是__________________________。毫米刻度尺彈簧原長(zhǎng)、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度)彈簧自身存在重力200fuxi典例分析(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)使用同樣的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)；B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0；C．將鐵架臺(tái)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(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)……鉤碼，分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)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(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式。首先嘗試寫(xiě)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(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)：____________。CBDAEFG五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及結(jié)論：2．圖象法以彈簧伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo)、彈力F為縱坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，描出F、x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點(diǎn)，作出的擬合曲線是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。1．列表法將測(cè)得的F、x填入設(shè)計(jì)好的表格中，可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等的。3．結(jié)論彈簧的彈力F與其形變量成正比。六、注意事項(xiàng)：1．安裝實(shí)驗(yàn)裝置：要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。2．不要超過(guò)彈性限度：實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超過(guò)彈簧的彈性限度。3．盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。4．觀察所描點(diǎn)的走向：不要畫(huà)折線。描點(diǎn)畫(huà)線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意不在直線上的點(diǎn)要均勻分布在直線的兩側(cè)。5．統(tǒng)一單位：記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。七、誤差分析：1.鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確、彈簧長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確以及畫(huà)圖時(shí)描點(diǎn)連線不準(zhǔn)確等都會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差。3.水平放置彈簧測(cè)量其原長(zhǎng),由于彈簧有自重,將其懸掛起來(lái)后會(huì)有一定的伸長(zhǎng)量,故圖像橫軸截距不為零。（如圖2中虛線）2.懸掛鉤碼數(shù)量過(guò)多,導(dǎo)致彈簧的形變量超出其彈性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故圖像發(fā)生彎曲。（如圖1中虛線）圖1圖2fuxi典例分析【例2】一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)甲同學(xué)采用如圖a所示裝置，質(zhì)量不計(jì)的彈簧下端掛一個(gè)小盤，在小盤中增添砝碼，改變彈簧的彈力，實(shí)驗(yàn)中作出小盤中砝碼重力隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖像如圖b所示。(重力加速度g＝10m/s2)①利用圖b中圖像，可求得該彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m。②利用圖b中圖像，可求得小盤的質(zhì)量為_(kāi)_______kg，小盤的質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致彈簧勁度系數(shù)的測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。2000.1相同fuxi典例分析【例2】一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(2)為了制作一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，乙同學(xué)選了A、B兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖c所示的圖像，為了制作一個(gè)量程較大的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選彈簧________(填“A”或“B”)；為了制作一個(gè)精確度較高的彈簧測(cè)力計(jì)，應(yīng)選彈簧________(填“A”或“B”)。BA八、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：創(chuàng)新一：實(shí)驗(yàn)思路1．彈力的獲得：彈簧豎直懸掛，鉤碼的重力大小等于彈簧的彈力→壓力傳感器測(cè)彈簧彈力；彈簧水平放置，消除彈簧自重的影響。2．長(zhǎng)度的獲得：刻度尺測(cè)量→游標(biāo)卡尺測(cè)量。3．圖像的獲得：根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作圖→由傳感器和計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)得到圖像。fuxi典例分析【例3】某興趣小組測(cè)量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)，緩沖裝置如圖所示，固定在斜面上的透明有機(jī)玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機(jī)玻璃管底端。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個(gè)質(zhì)量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內(nèi)徑)逐個(gè)從管口滑進(jìn)，每滑進(jìn)一個(gè)鋼球，待彈簧靜止，記錄管內(nèi)鋼球的個(gè)數(shù)n和彈簧上端對(duì)應(yīng)的刻度尺示數(shù)Ln，數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，采用逐差法計(jì)算彈簧壓縮量，進(jìn)而計(jì)算其勁度系數(shù)。fuxi典例分析

6.046.05348.6八、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：創(chuàng)新二：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．將兩個(gè)彈簧“串聯(lián)”或“并聯(lián)”。2．探究彈簧勁度系數(shù)與彈簧原長(zhǎng)、“粗細(xì)”的關(guān)系。八、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：創(chuàng)新三：實(shí)驗(yàn)過(guò)程

fuxi典例分析【例4】在探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)先按圖1對(duì)彈簧甲進(jìn)行探究，然后把彈簧甲和彈簧乙并聯(lián)起來(lái)按圖2進(jìn)行探究。在彈性限度內(nèi)，將質(zhì)量為m＝50g的鉤碼逐個(gè)掛在彈簧下端，分別測(cè)得圖1、圖2