探究弹簧弹力与形变量的关系PPT课件
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专题九 探究弹簧弹力与形变量的关系(课件)人教版高三物理一轮复习(共35张PPT)
考点二 实验方案的改进
夯实考点
1.实验装置的改进:弹簧水平放置,消除弹簧自身重力对实验的影响。
2.实验器材的创新:利用传感器等现代化的手段来探究弹簧弹力与伸缩量的关系。
3.实验思路的创新:
(1)改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。 (2)物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x 图线(图丙)斜率的大小为弹簧的劲度系数。
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、……钩码,待钩码静止后,读出弹簧下端指针指示的刻度并记录
在表格内,然后取下钩码;
E.由E-l图像,进一步确定弹簧的劲度系数。
(2)下表是该实验记录的数据,弹簧始终在弹性限度内,每个钩码的质量均为,重力加速度取g=9.8m/s2。
根据表中数据在图乙中作出弹簧弹力F与弹簧长度l的图像F-l,并通过图线确定该弹簧劲度系数为k=
③.图像法处理实验数据:作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像,根据图像可以分析 弹簧弹力和形变量的关系.
4.实验步骤:
①.将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,用 刻度尺测出弹簧 自然下垂 时的长度l0,即 原长 . ②.如图所示,在弹簧下端悬挂质量为m1的钩 码,测出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1. ③.改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长 度,记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长 度l2、l3、l4、l5…. ④.计算出每次弹簧的形变量x(x= l-l0 )和弹簧 受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表格.
1.实验目的:探究弹簧弹力与形变量的定量关系。 2.实验器材:弹簧、 刻度尺 、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸.
3.实验原理:
①.弹簧弹力F的确定:弹簧下端悬挂钩码,静止的钩码处于平衡状态,弹力大小与 所挂钩码的重力大小 相等 ,即F= mg .
第12课时探究弹簧弹力与形变量的关系2025届高考物理一轮复习课件
作出一条经过原点的直线
目录
高中总复习·物理
误差分析
(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不
准确等都会引起实验误差。
(2)悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出了其弹性限度,不
再符合胡克定律(F=kx),故图像甲发生弯曲。
(3)水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后
解析:悬挂钩码后,应等示数稳定后再读数,A错误;因
为所挂钩码重力不能超过弹簧弹性限度,即钩码的数量不可以
任意增减,B错误;安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状
态,C正确。
目录
高中总复习·物理
(2)已作出钩码重力F与弹簧总长度L2的关系图像,如图(b)中实
线所示,由图像可知两根弹簧串联后总的劲度系数k为 1.00 N/cm。
解析:根据F-L1图像可求出一根弹簧的劲度系数为
k'=2.00 N/cm,故k和k'的定量关系为k'=2k。
(5)本实验中,弹簧的自重对所测得的劲度系数
无 (选填
“有”或“无”)影响。
解析:因为本实验中,用图像斜率求得弹簧劲度系数,故
弹簧的自重对所测得的劲度系数无影响。
目录
高中总复习·物理
【典例2】
横杆上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1
mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否
竖直。
平衡时弹簧产生的弹力
和外力大小相等
(2)记原长:记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0,即弹簧的原长。
(3)测量F、x:在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度l,求出
弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码受到的重力)。
序号
目录
高中总复习·物理
误差分析
(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不
准确等都会引起实验误差。
(2)悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出了其弹性限度,不
再符合胡克定律(F=kx),故图像甲发生弯曲。
(3)水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后
解析:悬挂钩码后,应等示数稳定后再读数,A错误;因
为所挂钩码重力不能超过弹簧弹性限度,即钩码的数量不可以
任意增减,B错误;安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状
态,C正确。
目录
高中总复习·物理
(2)已作出钩码重力F与弹簧总长度L2的关系图像,如图(b)中实
线所示,由图像可知两根弹簧串联后总的劲度系数k为 1.00 N/cm。
解析:根据F-L1图像可求出一根弹簧的劲度系数为
k'=2.00 N/cm,故k和k'的定量关系为k'=2k。
(5)本实验中,弹簧的自重对所测得的劲度系数
无 (选填
“有”或“无”)影响。
解析:因为本实验中,用图像斜率求得弹簧劲度系数,故
弹簧的自重对所测得的劲度系数无影响。
目录
高中总复习·物理
【典例2】
横杆上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1
mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否
竖直。
平衡时弹簧产生的弹力
和外力大小相等
(2)记原长:记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0,即弹簧的原长。
(3)测量F、x:在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度l,求出
弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码受到的重力)。
序号
《实验:探究弹簧弹力与形变量的关系》相互作用——力PPT课件
实验器材 轻弹簧、钩码一盒、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸。
实验步骤 1.按如图所示安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时所对应
的刻度 l0。
2.在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度和钩码 所受的重力。
3.增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以 F 表示弹力,l 表示弹簧的总长度,x=l-l0 表示弹簧的形变量。 1234567 F/N 0 l/cm x/cm 0
[对点训练] 2.某实验小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验,实
验时,先把弹簧水平放置在桌面上,用直尺测出弹簧的原长
L0=4.6 cm,再把弹簧竖直悬挂起来,在下端挂上钩码,每 增加一个钩码记下对应的弹簧长度 L,数据记录如表格所示。
钩码个数
12
3
4
5
弹力F/N
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
用最少的悔恨面对过去。 只有坚持才能获得最后的成功。 千万人的失败,都有是失败在做事不彻底,往往做到离成功只差一步就终止不做了。 知道自己目的地的人,才是旅行得最远的人。 人总是珍惜未得到的,而遗忘了所拥有的。 不要让追求之舟停泊在幻想的港湾,而应扬起奋斗的风帆,驶向现实生活的大海。 给自己一片没有退路的悬崖,就是给自己一个向生命高地冲锋的机会。 人越是高兴的事情,越爱隐藏;越是痛苦的事情,越爱小题大作。 所有的胜利,与征服自己的胜利比起来,都是微不足道。 只有不想做的,没有做不到的。 有志始知蓬莱近,无为总觉咫尺远。 这世间最可依赖的不是别人,而是你自己。不要指望他人,一定要坚强自立。 要铭记在心:每天都是一年中最美好的日子。
弹簧附近竖直固定刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3 个、4 个、…钩码,当
钩码静止时,记下弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内 E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式 F.解释函数表达式中常数的物理意义
新人教版实验二探究弹簧弹力与形变量的关系课件(30张)
(1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05 g;
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的 长度l,记录数据如下表:
序号
1
2
3
4
5
硬币数量n/枚 5 10 15 20 25
长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线;
例2 [2023·福建莆田期末]某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系. (1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和 刻度尺都应在___竖_直____(选填“水平”或“竖直”)方向.
解析:当弹簧轴线与刻度尺竖直平行时,刻度尺读数才能准确反映弹簧的长度 及长度的变化,故都应在竖直方向.
传感器示数FN(N) 6.00 4.00 3.00 1.00 0
指针示数x(cm)
14.60 15.81 18.19 19.40
解析:直尺的最小刻度为1 mm,根据直尺的读数规则可知,估读到最小刻度 的下一位,故读数为12.20 cm.
(2)在以传感器示数FN为纵轴、指针示数x为横轴的坐标系中,描点
误差分析 (1)弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差,使弹簧的一端固定,通 过在另一端悬挂钩码来产生对弹簧的拉力,可以提高实验的准确度. (2)弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源,测量时尽量精确地测 量弹簧的长度. (3)描点、作图不准确也会造成误差.
关键能力·精准突破
考点一 教材原型实验 例1 在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中,第一组同学设计 了如图1所示的实验装置.在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个 绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码.先测出不 挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出钩 码静止时相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填 在下面的表格中.
《弹簧问题能量》课件
此外,随着实验技术的不断发展和完善,将会有更多的实验数据和结果涌现出来,为弹簧问 题能量的研究提供更加全面的数据支持。同时,研究者们也将更加注重将理论研究成果应用 于实际工程中,推
03
弹簧问题的能量守恒
弹簧振动的能量守恒
总结词
在理想情况下,弹簧振动的系统 中的能量是守恒的,即动能和势 能之和保持不变。
详细描述
当弹簧振子在平衡位置附近振动 时,动能和势能相互转化,但总 量保持不变。这是基于能量守恒 定律的原理。
弹簧振动的能量损失
总结词
在实际情况下,由于阻尼的存在,弹 簧振动的能量会有损失。
《弹簧问题能量》ppt课件
目录
• 弹簧的基本性质 • 弹簧振动的动力学 • 弹簧问题的能量守恒 • 弹簧问题的应用实例 • 总结与展望
01
弹簧的基本性质
弹簧的弹性系数
总结词
描述弹簧的弹力特性
详细描述
弹簧的弹性系数是描述弹簧弹力特性的物理量,它表示弹簧在单位形变量下所 产生的弹力。弹性系数的大小取决于弹簧的材料、形状和尺寸等因素。
在振动过程中,弹簧的动能和弹性势 能相互转化,同时由于阻尼的存在, 一部分能量转化为内能或声能等其他 形式的能量。
弹簧振动的阻尼效应
阻尼效应是弹簧振动中的一个重要现象,它描述了振动系统 能量的耗散。
阻尼效应的产生机制包括内部摩擦、空气阻力等,阻尼效应 的大小取决于阻尼系数,阻尼系数越大,能量耗散越快。
05
总结与展望
弹簧问题能量的研究意义
弹簧问题能量研究有助于深入理解力学系统 的基本原理和特性,为解决实际问题提供理 论支持。
弹簧问题能量的研究有助于推动力学领域的 发展,为相关学科提供新的思路和方法。
弹簧问题能量的研究具有实际应用价值,可 以为工程设计和优化提供理论依据,提高产 品的性能和稳定性。
03
弹簧问题的能量守恒
弹簧振动的能量守恒
总结词
在理想情况下,弹簧振动的系统 中的能量是守恒的,即动能和势 能之和保持不变。
详细描述
当弹簧振子在平衡位置附近振动 时,动能和势能相互转化,但总 量保持不变。这是基于能量守恒 定律的原理。
弹簧振动的能量损失
总结词
在实际情况下,由于阻尼的存在,弹 簧振动的能量会有损失。
《弹簧问题能量》ppt课件
目录
• 弹簧的基本性质 • 弹簧振动的动力学 • 弹簧问题的能量守恒 • 弹簧问题的应用实例 • 总结与展望
01
弹簧的基本性质
弹簧的弹性系数
总结词
描述弹簧的弹力特性
详细描述
弹簧的弹性系数是描述弹簧弹力特性的物理量,它表示弹簧在单位形变量下所 产生的弹力。弹性系数的大小取决于弹簧的材料、形状和尺寸等因素。
在振动过程中,弹簧的动能和弹性势 能相互转化,同时由于阻尼的存在, 一部分能量转化为内能或声能等其他 形式的能量。
弹簧振动的阻尼效应
阻尼效应是弹簧振动中的一个重要现象,它描述了振动系统 能量的耗散。
阻尼效应的产生机制包括内部摩擦、空气阻力等,阻尼效应 的大小取决于阻尼系数,阻尼系数越大,能量耗散越快。
05
总结与展望
弹簧问题能量的研究意义
弹簧问题能量研究有助于深入理解力学系统 的基本原理和特性,为解决实际问题提供理 论支持。
弹簧问题能量的研究有助于推动力学领域的 发展,为相关学科提供新的思路和方法。
弹簧问题能量的研究具有实际应用价值,可 以为工程设计和优化提供理论依据,提高产 品的性能和稳定性。
实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系 课件
解析 (1)刻度尺的分度值为 0.1 cm,所以弹簧的长度为 11.60 cm。 (2)根据逐差法求得每增加一个钩码弹簧伸长的长度平均值为:ΔL= L6+L5+L4-9 L3-L2-L1≈1.48 cm,根据 mg=kΔL 可知该弹簧的劲度系 数:k=mΔLg≈33.1 N/m。
解析
考点2 数据处理与误差分析 例2 (2020·福建省师范大学附属中学高三上学期期中)一个实验小组 做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。
1
2
3
4
L1/cm L2/cm
30.00 29.33
31.04 29.65
32.02 29.97
33.02 30.30
已知重力加速度g=9.8 m/s2,要求尽可能多地利用测量数据,计算弹 簧甲的劲度系数k=___4_9__ N/m(结果保留两位有效数字)。由表中数据 ___能____ (填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数。
尝试解答
[变式1] (2020·湖北省三校——荆州中学、宜昌一 中、龙泉中学高三上联考)某实验小组用如图所示的装 置测量弹簧的劲度系数k。每当挂在弹簧下端的钩码(每 个钩码质量m=50 g)处于静止状态时,用刻度尺测出对 应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度内),列表记录如 下:
所挂钩码个数n
1
2
3
现要测量图a中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使 其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为 0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图 b所示,其读数为___3_._7_7_5__ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹 簧的劲度系数为___5_3_._7___ N/m(保留三位有效数字)。
第二章实验二探究弹簧弹力与形变量的关系-2025年高考物理一轮复习PPT课件
高考一轮总复习•物理
第34页
(2)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的 钩码.实验测出了钩码质量 m 与弹簧长度 l 的相应数据,其对应点已在图乙上标出并连线.由 图乙可求得弹簧的劲度系数为__0_._2_6_3_(_0_.2_6_0_~__0_.2_7_0__均__正__确__)___N/m(结果保留 3 位有效数字, 取 g=10 m/s2).
高考一轮总复习•物理
第17页
(1)伸长量达到某个点后图像变弯曲,原因可能是___超__过__了__弹__簧__的__最__大__弹__性__限__度______.
F2 (2)弹簧的劲度系数为____x_2 ___.
F2x2-x1 (3)弹簧的伸长量分别为 x2 和 x1 时,拉力传感器的示数之差为_____x_2_____.
高考一轮总复习•物理
第1页
第二章 相互作用
实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系
高考一轮总复习•物理
第2页
01 实验基础 记熟背牢 02 原型实验 创新改进 03 限时跟踪检测
高考一轮总复习•物理
第3页
实验基础 记熟背牢
高考一轮总复习•物理
第4页
高考一轮总复习•物理
第5页
高考一轮总复习•物理
第6页
第21页
高考一轮总复习•物理
创新 实验装置/原 角度 理图
创新解读
(1)利用固定在弹簧上的 7 个指
针,探究弹簧的劲度系数 k 与
弹簧长度的关系.
实验
(2)利用“化曲为直”的思想,
目的
将探究劲度系数 k 与弹簧圈数
创新
的关系,转化为探究1k与 n 的关
系
实验二探究弹簧弹力与形变量的关系课件
钩码个数
长度
伸长量x
钩码质量m
弹力F
0
l0
1
l1
x1=l1-l0
m1
F1
2
l2
x2=l2-l0
m2
F2
3
l3
x3=l3-l0
m3
F3
…
…
…
…
…
4.数据处理 (1)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.用平滑的曲线连接各点,得出弹力F随弹 簧伸长量x变化的图线. (2)以弹簧的伸长量为自变量,写出图线所代表的函数表达式.首先尝 试一次函数,如果不行则考虑二次函数. (3)得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系,解释函数表达式中常数 的物理意义.
解析 图线不过原点的原因是弹簧自身有重力,竖直悬挂时的长度大于 水平放置时的长度.
03
考点二 拓展创新实验
例3 (2020·广东东莞六中模拟)在“探究弹力和弹簧形变量的关系,并 测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图7所示,所用的每个钩 码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码 时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应 的弹簧总长度.
自然伸长状态时的长度l0,即原长.
(2)如图2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,得出弹
簧的伸长量x1,将这些数据填入自己设计的
表格中.
图2
(3)改变所挂钩码的质量,测出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和 相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5.
解析 当弹力为零时,弹簧处于原长状态,故原长为 x0=8 cm,在 F-x 图
高一物理必修一课件实验探究弹簧弹力与形变量的关系
5. 记录并分析数 据
将弹簧、测力计、刻度尺 等实验器材准备好,并摆 放在实验台上。
使用刻度尺测量弹簧在自 然状态下的长度,并记录 数据。
将弹簧一端固定,另一端 施加逐渐增大的弹力,使 用刻度尺测量弹簧长度的 变化,并记录数据。同时 ,使用测力计测量弹力的 大小。
为了获得更准确的数据, 可以重复进行多次实验, 每次施加不同的弹力并测 量相应的形变量。
数据采集方法
• 重复多次实验,以获得足够多的数据点。
数据采集方法
注意事项 保持实验环境的稳定,避免外部因素对实验结果的影响。
在增加质量时,要确保每次增加的质量相同,以保持实验的准确性。
数据处理技巧
01
数据整理:将实验数据整理成表格,包括质量、弹簧长度 、拉力等信息。
02
数据分析
03
通过描点法,在坐标纸上绘制出拉力与弹簧长度变化量的 关系图。
学习使用测量工具进 行定量测量和数据处 理。
实验原理
胡克定律
弹簧在弹性限度内,其弹力与形变量 成正比,即F=kx,其中F为弹力,x为 形变量,k为劲度系数。
弹力的定义
形变量的定义
物体在力的作用下形状或体积的改变 叫做形变,形变的程度用形变量来表 示。
物体由于发生弹性形变而产生的力叫 做弹力。
02
控制环境因素
确保实验步骤正确,如弹簧在测量前应静止 一段时间,避免由于振动引起的误差;读数 时视线应与刻度垂直,避免视觉误差。
多次测量取平均值
进行多次重复实验,并对测量结果进行统计 分析,通过取平均值等方法减小随机误差的 影响。
06
实验结论与拓展应用
实验结论总结
在弹性限度内,弹簧弹力与形变量成正比, 即遵循胡克定律。
人教版必修第一册 第三章 1 第2课时 实验探究弹簧弹力与形变量的关系 课件(19张)
知能素养 进阶
1.在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中,关于操作步骤的先后顺序,下列说法 正确的是( ) ①先测量原长,后竖直悬挂 ②先竖直悬挂,后测量原长 ③先后顺序对实验结果无影响
④先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
D 为了准确测量弹簧的原长,并消除重力带来的影响,应先将弹簧竖直悬挂,再 测原长,故②④正确,故选 D。
3.思考:某同学所作的实验图像如图所示,图像上端为什么会变成曲线? 弹簧形变量过大,超过弹簧的弹性限度后,弹力和伸长量不再成正比。
4.请判断下列说法k 的具体数值必须计算出来。 ②如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度 L 代替 x,F-L 图线也是过原点的一条直线。 ③利用 F-x 图线可求出 k 值。 ④本实验需要用天平测出钩码的质量。 ⑤实验时要把所有点连到线上,才能探索到真实规律。
【解析】(1)安装刻度尺时,刻度尺的零刻度线在上。 (2)当 F=0 时,弹簧处于原长,即横轴截距表示原长, 则 x0=4.0 cm,图线的斜率表示劲度系数,则 k=ΔΔFx =(20-48)×10-2 N/m=50 N/m。 答案:(1)上 (2)4.0 50
4.某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度 线与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂 1 个钩码,静止时弹簧长度为 l1,如图甲所示,图 乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(分度值是 1 毫米)上位置的放大图,示数 l1=________cm。在弹簧下端分别挂 2 个、3 个、4 个、5 个相同钩码,静止时弹簧 长度分别是 l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是 50 g,挂 2 个钩码时,弹簧弹力 F2 =________N(当地重力加速度 g=9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量 x,还需要测量的是 __________,作出 F-x 曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系。
专题10 探究弹簧弹力与形变量的关系(复习课件)
提升·必备题型归纳
1.某实验小组要探究弹簧弹力的大小与伸长量之间的关系。用铁架台、毫米刻度尺以
及若干个相同钩码组成如图甲所示的装置,一轻弹簧竖直悬挂在铁架台的水平横杆上,
指针固定在弹簧下端,刻度尺竖直固定在弹簧一侧,刻度尺零刻度线与弹簧上端点对
齐。重力加速度大小为 = . / 。
提升·必备题型归纳
3.0
B
22.5
【详解】(1)[1]当其旋转90°时,力传感器在竖直方向移动的距离为 =
×∘
× ∘ =.
(2)⑤[2]由于实验时旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长,则说明在未转动时,即θ = 0时弹簧就有弹力
了。故选B。
(3)[3]角度增加θ时,弹簧形变量为x,“T”形螺杆的螺纹间距为d,则有 =
弹簧的上端挂在力传感器下端挂钩上,另一端与铁架台底座的固定点相连。当“T”形螺杆转动时,角度
传感器可测出螺杆转动的角度,力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移,弹簧长度也随之发生变化。
实验过程中,弹簧始终在弹性限度内。
提升·必备题型归纳
(1)已知“T”形螺杆向某一方向旋转10周 × ° 时,力传感器上移. ,则
2.实验器材的创新:利用传感器等现代化的手段来探究弹簧弹力与伸缩量的关系
夯基·必备基础知识
3.实验思路的创新:
(1)改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。
(2)物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x图
线(图丙)斜率的大小为弹簧的劲度系数
A.实验时,钩码的个数可以任意增加
B.刻度尺读数时,可以从右侧斜视
C.刻度尺的读数即为弹簧的伸长量
2020版高考物理复习课件:实验探究弹簧弹力与形变量的关系(共32张PPT)
对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-12-
P1 x0(cm) x(cm) n k(N/m)
1 k
P2 4.06 5.26 20 ① ②
P3 6.06 7.81 30 56.0 0.017 9
P4 8.05 10.30 40 43.6 0.022 9
;②
P5 10.03 12.93 50 33.8 0.029 6
对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-11-
数据处理与误差分析
典例2某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。 实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、 P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、 60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0 刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0,挂有质量为 0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果 如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验 所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。
D3 (mm3) 0.73 1.73 3.38
D4 (mm4) 0.66 2.07 5.06
对应演练
-32-
答案: (1)弹簧的总长度、总匝数、单位长度的匝数、螺距、弹簧 圈的直(半)径、弹簧的粗细、弹簧的横截面积等(答出两个即可) (2)1.4 (3)4 解析: (1)影响弹簧的劲度系数的因素很多,有材料、弹簧的总长度、 总匝数、单位长度的匝数、弹簧圈的直(半)径等,在实验中要控制 变量,只让金属丝的直径不同才能有比较的意义。 (2)游标卡尺的读数应由两部分组成,一是主尺读数:1 mm;二是游标 尺读数:因第四刻度线与主尺某条刻度线对齐,则其读数应为 4×0.1=0.4 mm;加和后读数为1.4 mm。 (3)若劲度系数与某一量成正比,则某一量的比例应等于劲度系数之 比,则符合其比例系数的只有直径的4次方之比。
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3.书放在桌面上,会受到桌面对它的弹力的作用,产生这个弹力的直
接原因是( )
A.书的形变
B.桌面的形变
C.书所受到的重力 D.桌面所受到的重力
解析:书受到的向上的弹力,是由桌面形变产生的;而桌面受到向下
的压力是由书形变产生的。
答案:B
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细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,选项B正确。
答案:B
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2.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( ) A.弹力方向一定垂直于接触面 B.弹力方向不一定垂直于接触面 C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向,因为绳 子只会发生拉伸形变 D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面 解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向 一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触 面,选项A、D错误,B、C正确。 答案:BC
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2019/7/31
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1.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是量法
D.等效替代法
解析:题图甲是利用光的多次反射将微小形变放大;题图乙是利用
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探究弹力与弹簧伸长的关系 1.实验目的 (1)探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。 (2)学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据。 2.实验原理 弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的,用悬挂 法测量弹簧的弹力时,当弹簧下端悬挂的钩码静止时,弹力大小与 挂在弹簧下面的钩码的重力相等;弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的 长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求 得,这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长量之间的关系了。 3.实验器材 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。
x/cm
(3)改变所挂钩码的质量,重复上步的实验过程多次。
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5.数据处理 (1)用公式x=l-l0计算出弹簧各次的伸长量,填入上表。 (2)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。 (3)以弹簧伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试一 次函数,如果不行,则考虑二次函数。 (4)得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,研究并解释函数表达 式中常数的物理意义。
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钩码质量/g 0
30
60
90
120
弹簧总长度
/cm
6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
(1)写出该图线的数学表达式F=
N。
(2)图线与横轴的交点的物理意义是 。
(3)该弹簧的劲度系数k=
N/m。
(4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是 。
150 11.00
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解析:描点作图,图象如图所示。
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(1)由图象可以得出图线的数学表达式为F=(30l-1.8) N。 (2)图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力F=0时弹簧的长度,即弹 簧的原长。 (3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k=30 N/m。 (4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5 cm时的弹力,此时 弹簧被压缩了1 cm,即表示弹簧被压缩1 cm时的弹力。 答案:(1)(30l-1.8) (2)弹簧原长 (3)30 (4)弹簧被压缩1 cm时的弹力
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4.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接 触,A、B两点是球与墙和球与地面的接触点,则下列说法正确的是
()
A.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力 B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力 C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力 D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力 解析:球形物体虽与墙接触,但它们之间无弹力作用,故物体只受重 力和地面对物体的支持力两个力,B对。 答案:B
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4.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,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测出 弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里。
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F/N
l/cm
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6.注意事项 (1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使描的点尽可能稀一 些,这样作出的图线精确。 (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, 刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。 (4)描点画线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一 定要使各点均匀分布在直线的两侧。 (5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
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【例题4】某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验 中,所用实验装置如图甲所示,所用的钩码每只质量都是30 g。他先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下 端,每次都测出相应的弹簧总长度,并将数据填在下表中。实验中 弹簧始终未超过弹性限度,g取10 m/s2。试根据这些实验数据在如 图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的 函数关系的图线。则:
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7.误差分析 (1)由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测 量误差。 (2)由于弹簧自身的重力的影响造成误差。 (3)当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量, 这样在作图线时,图线与x轴有一截距。
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