高中物理第三章相互作用实验探究弹力与弹簧伸长量的关系课件新人教版必修1

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1.正误辨析 (1)实验要研究的是弹簧的弹力与弹簧长度的关系。 ( ) 解析:本实验研究的是弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。 答案:× (2)每次实验时,所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。 ( 解析:实验时,所挂钩码的重力与弹簧的弹力大小相等。 答案:√ (3)弹簧的伸长量等于弹簧的长度与弹簧原长之差。 ( ) 解析:弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长。 答案:√
知识点一
知识点二
知识归纳 一、误差分析 1.读数和作图时会带来偶然误差。为了减小偶然误差,要尽量多 测几组数据。 2.弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差。 为了减小该系统误差,实验中应使用轻质弹簧。 二、注意事项 1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度。 2.测量长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间 的不同,明确三者之间的关系。 3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位。 4.描点作图时,应使尽量多的点落在画出的线上,可允许少数点分 布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线或直线。
2.建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧 的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用 平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与 弹簧伸长量之间的关系。
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二、实验器材 铁架台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅 笔、坐标纸等。 三、实验步骤 1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧 自然伸长状态时的长度l0,即原长。 2.如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的长度 l1,记录m1和l1。
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典例剖析 【例1】某同学用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的 关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的 刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别测出指针所 指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g取10 m/s2):
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钩码质量 m/g 刻度尺的刻度 x/cm析和注意事项 问题导引 为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,某同学选了A、B两 根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象, 从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线, 图象上端成为曲线的原因是什么?
要点提示:在弹簧的弹性限度以内,弹力与形变量是成正比的,图 象上端出现弯曲是因为拉力过大,超过了弹簧的弹性限度。
0 100 200 300 400 500 600 700 11.70 13.40 15.10 16.85 18.60 20.30 22.10 24.05
(1)根据所测数据,在坐标纸(图乙)上画出弹簧指针所指刻度尺的 刻度x与钩码质量m的关系图线。 (2)根据x-m图线可计算出,该弹簧的劲度系数为 N/m。 (结果保留3位有效数字)
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知识归纳 1.建立直角坐标系,以F为纵轴,x为横轴,根据测量数据用描点法 作图。连接各点得出F随x变化的图线。 2.以弹簧的伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数 关系。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。 3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常 数的物理意义。
实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系
核心素养培养目标 核心素养形成脉络 1.探究弹力与弹簧伸长量 之间的关系。 2.学会利用列表法、图象 法、函数法处理实验数据。 3.能根据 F-x、 F-l 图象求出 弹簧的劲度系数。
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一、实验原理 1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生 的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等。弹簧的原长与挂上钩码 后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量x可以用弹簧的长度减 去原长来求得。
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3.改变所挂钩码的质量,重复步骤2,记录m2、m3、m4、m5、…和 相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、…。 4.计算出每次弹簧的伸长量x(x=l-l0)和弹簧受到的拉力F(F=mg), 并将数据填入表格。
1 F/N l/cm x/cm 0 0 2 3 4 5 6 7
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解析:(1)描点作图,如图所示:
(2)由图线可知弹簧的劲系数为 k=
������ ������
=
������������ ������
=
7 0.24-0.12
N/m≈58.3 N/m。
答案:(1)见解析图 (2)58.3(56.5~58.5)
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规律方法物理实验中图象法的应用 在物理学中经常用图象处理物理问题,应用图象的好处是直观、 方便,根据已知数据选择坐标轴的标度是作好图象的关键。作图象 的方法:用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连结起来,若是直 线,应使各点均匀分布于直线上或直线两侧,偏离直线太大的点应 舍弃,有时可以通过改变物理量的方法,把曲线变为直线,使图象更 直观。
)
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2.(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,关于测量弹簧 原长的操作步骤先后顺序,下列说法正确的是 ( ) A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂 B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长 C.先后顺序对实验结果无影响 D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重力 解析:由于弹簧自身重力的影响,弹簧平放时的长度与竖直悬挂时 的长度不同,竖直悬挂时长度更长一些。由于实验时弹簧始终处于 竖直状态,故弹簧长度一直受自身重力的影响,所以测量原长时,应 测量弹簧竖直悬挂时的长度,B、D项正确。 答案:BD
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数据处理
问题导引 在“探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,所得数据如下 表:
钩码质量 m/g 弹簧长度 x/cm 0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00
怎样处理上面数据可以直观简洁地分析出弹簧的弹力与弹簧伸长 量的关系? 要点提示:以弹簧的弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,将 对应的弹簧弹力与弹簧的伸长量在坐标系中描点,连接各点,得出 弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。