鲁科版高中物理必修一《实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系》相互作用PPT
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鲁科版高中物理必修一 《实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系》相 互作用PPT
科 目：物理
适用版本：鲁科版
适用范围：【教师教学】
第3章 相互作用
实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
第一页，共四十页。
2
【学习素养·明目标】 物理观念：1.探究弹簧伸长量与弹力之间的关 系.2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
六、注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度． 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点间距尽 量大些，这样作出的图线更精确． 3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量． 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 5．尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响．
第十页，共四十页。
11
合作探究 攻重难
第十一页，共四十页。
12
【例 1】 某同学在“探究弹力的大小与弹簧伸长量的关系”实验 中，先把弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为 L0；然后弹簧下端挂 上砝码盘时，长度记为 Lx；在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，依次记录弹 簧的长度；
(1)如图所示是该同学根据记录的数据作出的图像，纵轴是砝码的质 量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”)．
[答案] (1)Lx (2)4.9
第十三页，共四十页。
14
【例 2】 某同学在探究弹力与弹簧伸长量的关系时，设计了如图甲
所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端
依次挂 1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度．每只
钩码的质量都是 10 g．实验数据如下表所示．(弹力始终未超出弹簧的弹
性限度，g 取 10 N/kg)
钩码质量/g
0
10
20
30Байду номын сангаас
40
50
弹簧总长度/cm 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50
弹力大小/N
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
第十四页，共四十页。
15
甲
乙
(1)试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小 F
跟弹簧总长度 l 之间的函数关系图像．
21
(1)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图 线，由此图线可得该弹簧的原长 x0＝________ cm，劲度系数 k＝ ________N/m.
(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示 数如图(c)所示时，该弹簧的长度 x＝__________ cm.
(2)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m.
第十二页，共四十页。
13
[解析] (1)充分利用测量数据和图像，根据公式ΔF＝kΔx，Δx是 弹簧的形变量，可知横轴是弹簧的长度与Lx的差值；
(2)根据胡克定律公式ΔF＝kΔx，有k＝ΔΔFx＝60×121×0－130×－29.8 N/m＝ 4.9 N/m.
第十八页，共四十页。
19
B [本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过 增减钩码的数目，在竖直方向上改变对弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸 长的关系，所以选 B.]
第十九页，共四十页。
20
2．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系” 的实验．
第二十页，共四十页。
[答案] (1)见解析图 (2)表示弹簧原长 20
第十六页，共四十页。
17
课时演练 提素养
第十七页，共四十页。
18
1．在“探究弹簧的弹力和其伸长量的关系”的实验中，以下说法正 确的是( )
A．弹簧被拉伸时，可以超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且 处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸 长量之比相等
第五页，共四十页。
6
三、实验步骤 1．如图所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度 尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合．读出弹簧的原长 l0 填入下表．
2．在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度 l1.然后再在弹簧下挂一 个钩码，测出弹簧的总长度 l2……将各次弹簧总长度计入下表相应的表格 内．
第六页，共四十页。
7
3．根据每个钩码的质量计算出其重力．弹簧的弹力的大小等于所挂
钩码的重力，即 F1＝mg、F2＝2mg、F3＝3mg……将各次弹簧弹力大小填 入下表相应表格内．
实验次数
1234567
拉力 F/N
弹簧总长度 l/cm
弹簧伸长 x/cm
弹簧原长 l0/cm
第七页，共四十页。
8
四、数据处理 1．图像法 以弹力 F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量 x 为 横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的 图线．可以发现 F-x 图线是一条过原点的直线．
(2)图像在 l 轴上的截距的物理意义是________．该弹簧的劲度系数 k
＝________N/m.
第十五页，共四十页。
16
[解析] (1)根据实验数据描点、连线，所得 F-l 图像如图所示．
(2)图像在 l 轴上的截距表示弹簧原长．由图像可 知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即 k＝ΔΔFl ＝ 20 N/m.
第八页，共四十页。
9
2．函数法 弹力 F 与弹簧的伸长量 x 应满足函数 Fk＝x 的关系． 五、误差分析
产生原因
减小方法
测弹簧长度的读数不准 钩码静止，眼睛平视
偶然误差
描点画图不准
点描小些，画图时点尽可能在 线上，不在线上的点尽可能 分布在线的两侧
系统误差
弹簧自重
选轻质弹簧
第九页，共四十页。
10
第四页，共四十页。
5
3．探究弹力和弹簧伸长量的关系 建立坐标系，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，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系． 二、实验器材 铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．
第二页，共四十页。
3
自主预习 探新知
第三页，共四十页。
4
一、实验原理和方法 1．用悬挂法测量弹簧的弹力 F 弹簧下端悬挂的钩码 静止时，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即 F＝mg. 2．测出弹簧的伸长量 x 弹簧的原长 l0 与挂上钩码后弹簧的长度 l 可以用刻度尺 测出，其伸长 量 x＝ l－l0 .
科 目：物理
适用版本：鲁科版
适用范围：【教师教学】
第3章 相互作用
实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
第一页，共四十页。
2
【学习素养·明目标】 物理观念：1.探究弹簧伸长量与弹力之间的关 系.2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
六、注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度． 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点间距尽 量大些，这样作出的图线更精确． 3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量． 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 5．尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响．
第十页，共四十页。
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合作探究 攻重难
第十一页，共四十页。
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【例 1】 某同学在“探究弹力的大小与弹簧伸长量的关系”实验 中，先把弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为 L0；然后弹簧下端挂 上砝码盘时，长度记为 Lx；在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，依次记录弹 簧的长度；
(1)如图所示是该同学根据记录的数据作出的图像，纵轴是砝码的质 量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L0”或“Lx”)．
[答案] (1)Lx (2)4.9
第十三页，共四十页。
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【例 2】 某同学在探究弹力与弹簧伸长量的关系时，设计了如图甲
所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端
依次挂 1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度．每只
钩码的质量都是 10 g．实验数据如下表所示．(弹力始终未超出弹簧的弹
性限度，g 取 10 N/kg)
钩码质量/g
0
10
20
30Байду номын сангаас
40
50
弹簧总长度/cm 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50
弹力大小/N
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
第十四页，共四十页。
15
甲
乙
(1)试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小 F
跟弹簧总长度 l 之间的函数关系图像．
21
(1)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图 线，由此图线可得该弹簧的原长 x0＝________ cm，劲度系数 k＝ ________N/m.
(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示 数如图(c)所示时，该弹簧的长度 x＝__________ cm.
(2)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m.
第十二页，共四十页。
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[解析] (1)充分利用测量数据和图像，根据公式ΔF＝kΔx，Δx是 弹簧的形变量，可知横轴是弹簧的长度与Lx的差值；
(2)根据胡克定律公式ΔF＝kΔx，有k＝ΔΔFx＝60×121×0－130×－29.8 N/m＝ 4.9 N/m.
第十八页，共四十页。
19
B [本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过 增减钩码的数目，在竖直方向上改变对弹簧的拉力，来探究弹力与弹簧伸 长的关系，所以选 B.]
第十九页，共四十页。
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2．某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系” 的实验．
第二十页，共四十页。
[答案] (1)见解析图 (2)表示弹簧原长 20
第十六页，共四十页。
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课时演练 提素养
第十七页，共四十页。
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1．在“探究弹簧的弹力和其伸长量的关系”的实验中，以下说法正 确的是( )
A．弹簧被拉伸时，可以超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且 处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸 长量之比相等
第五页，共四十页。
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三、实验步骤 1．如图所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度 尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合．读出弹簧的原长 l0 填入下表．
2．在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度 l1.然后再在弹簧下挂一 个钩码，测出弹簧的总长度 l2……将各次弹簧总长度计入下表相应的表格 内．
第六页，共四十页。
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3．根据每个钩码的质量计算出其重力．弹簧的弹力的大小等于所挂
钩码的重力，即 F1＝mg、F2＝2mg、F3＝3mg……将各次弹簧弹力大小填 入下表相应表格内．
实验次数
1234567
拉力 F/N
弹簧总长度 l/cm
弹簧伸长 x/cm
弹簧原长 l0/cm
第七页，共四十页。
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四、数据处理 1．图像法 以弹力 F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量 x 为 横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力 F 随弹簧伸长量 x 变化的 图线．可以发现 F-x 图线是一条过原点的直线．
(2)图像在 l 轴上的截距的物理意义是________．该弹簧的劲度系数 k
＝________N/m.
第十五页，共四十页。
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[解析] (1)根据实验数据描点、连线，所得 F-l 图像如图所示．
(2)图像在 l 轴上的截距表示弹簧原长．由图像可 知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即 k＝ΔΔFl ＝ 20 N/m.
第八页，共四十页。
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2．函数法 弹力 F 与弹簧的伸长量 x 应满足函数 Fk＝x 的关系． 五、误差分析
产生原因
减小方法
测弹簧长度的读数不准 钩码静止，眼睛平视
偶然误差
描点画图不准
点描小些，画图时点尽可能在 线上，不在线上的点尽可能 分布在线的两侧
系统误差
弹簧自重
选轻质弹簧
第九页，共四十页。
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第四页，共四十页。
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3．探究弹力和弹簧伸长量的关系 建立坐标系，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，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系． 二、实验器材 铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．
第二页，共四十页。
3
自主预习 探新知
第三页，共四十页。
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一、实验原理和方法 1．用悬挂法测量弹簧的弹力 F 弹簧下端悬挂的钩码 静止时，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即 F＝mg. 2．测出弹簧的伸长量 x 弹簧的原长 l0 与挂上钩码后弹簧的长度 l 可以用刻度尺 测出，其伸长 量 x＝ l－l0 .