《高考物理總復習 實驗2 探究彈力與彈簧伸長量的關系課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理總復習 實驗2 探究彈力與彈簧伸長量的關系課件（27頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗二探究彈力與彈簧伸長量的關系 一、實驗目的 1探究彈力和彈簧伸長量的關系 2學會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，探究物理規(guī)律 二、實驗原理1如圖如圖1所示，彈簧在下端懸所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生掛鉤碼時會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等等 2用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x，建立直角坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的伸長量x，在坐標系中描出實驗所測得的各組(x、F)對應的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關系 三、實驗器材 鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板

2、、坐標紙、重垂線 四、實驗步驟 1將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0，即原長2如圖如圖2所示，在彈簧下端所示，在彈簧下端掛質量為掛質量為m1的鉤碼，測出此時彈的鉤碼，測出此時彈簧的長度簧的長度l1，記錄，記錄m1和和l1，填入自，填入自己設計的表格中己設計的表格中 3改變所掛鉤碼的質量，測出對應的彈簧長度，記錄m2，m3，m4，m5和相應的彈簧長度l2，l3，l4，l5，并得出每次彈簧的伸長量x1，x2，x3，x4，x5.鉤碼個數(shù)鉤碼個數(shù)長度長度伸長量伸長量x鉤碼質量鉤碼質量m彈力彈力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l

3、3x3l3l0m3F3 五、數(shù)據(jù)處理 1以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線 2以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù) 3得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 六、誤差分析 1本實驗的誤差來源之一是由彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的，因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力，可以提高實驗的準確度 2彈簧長度的測量是本實驗的主要誤差來源，所以，應盡量精確地測量彈簧的長度 3在Fx圖象上描點、作圖不準確 七、注意事項

4、1每次增減鉤碼測量有關長度時，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài)，否則，彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等 2彈簧下端增加鉤碼時，注意不要超過彈簧的限度 3測量有關長度時，應區(qū)別彈簧原長l0、實際總長l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關系 4建立平面直角坐標系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當，不可過大，也不可過小 5描線的原則是，盡量使各點落在描出的線上，少數(shù)點分布于線兩側，描出的線不應是折線，而應是平滑的曲線 6記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位 例1(2015臨沂模擬)如圖3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

5、量的關系 (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3乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的Fx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，并用平滑的曲線連接起來； B記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0； 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，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

6、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：_. 解析(1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量； (2)根據(jù)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)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個點，代入Fkx可得k200 N/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(jù)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

7、的伸長量(或與對應的長度)(3)200彈簧自重(4)CBDAEFG 例2在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關系”的實驗中，甲、乙兩位同學選用不同的橡皮繩代替彈簧為測量橡皮繩的勁度系數(shù)，他們在橡皮繩下端依次逐個掛上鉤碼(每個鉤碼的質量均為m0.1 kg，取g10 m/s2)，并記錄繩下端的坐標x加i(下標i表示掛在繩下端的鉤碼個數(shù))，然后逐個拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標x減i，繩下端坐標的平均值xi(x加ix減i)/2的數(shù)據(jù)如下表：掛在橡皮繩下掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)端的鉤碼個數(shù)橡皮繩下端的坐標橡皮繩下端的坐標(xi/mm)甲甲乙乙1216.5216.52246.7232.03284.0246.5

8、4335.0264.25394.5281.36462.0301.0 (1)同一橡皮繩的x加i_x減i.(填“大于”或“小于”) (2)_同學的數(shù)據(jù)更符合實驗要求(填“甲”或“乙”) (3)選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k(N/m) (4)為了更好地測量勁度系數(shù)，在選用鉤碼時需考慮的因素有哪些？ 解析(1)因為橡皮繩在伸長后不能完全恢復到原來的長度，所以同一橡皮繩的x加i小于x減i. (2)由于橡皮繩的伸長與拉力(鉤碼個數(shù))成正比，橡皮繩下端坐標(橡皮繩長度)應隨鉤碼個數(shù)的增加線性增加，即每增加一個鉤碼，橡皮繩下端坐標值的增加相同，從表中數(shù)據(jù)可以看出，乙同學的測量數(shù)據(jù)較符合這一要求

9、(3)由所給數(shù)據(jù)得改變量如下表所示.掛在橡皮繩下掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)端的鉤碼個數(shù)改變量改變量(xix1)/mm甲甲乙乙100230.215.5367.530.04118.547.75178.064.86245.584.5 因甲同學所用橡皮繩已超過了彈性限度，故應選用乙同學數(shù)據(jù)作圖以乙同學數(shù)據(jù)作圖得 由圖可得k乙5770 N/m. (4)盡可能使彈簧的伸長量在彈性限度內，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量的誤差 答案(1)小于(2)乙(3)5770 N/m(4)見解析5.圖象法處理圖象法處理實驗數(shù)據(jù)實驗數(shù)據(jù) (1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標系圖5中，請作出FL圖線 (

10、2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0_ cm，勁度系數(shù)k_ N/m. (3)試根據(jù)該同學以上的實驗情況，請你幫助他設計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)) (4)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較 優(yōu)點在于：_ 缺點在于：_ 解析(1)FL圖線如圖所示： (2)彈簧的原長L0即彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L05102 m5 cm. 勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率 k20 N/m. (3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表 (4)優(yōu)點是：可以避免彈簧自身重力對實驗的影響 缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦會造成實驗誤差 答案(1)見解析(2)520(3)、(4)見解析

11、次數(shù)次數(shù)123456彈力彈力F/N彈簧的長度彈簧的長度L/(102 m) 方法提煉圖象法直觀簡明，是物理實驗中最常用的數(shù)據(jù)處理方法之一 作圖的規(guī)則： (1)要在坐標軸上標明軸名、單位，恰當?shù)剡x取縱軸、橫軸的標度，并根據(jù)數(shù)據(jù)特點正確確定坐標起點，使所作出的圖象幾乎占滿整個坐標圖紙若彈簧原長較長，則橫坐標起點可以不從零開始選擇 (2)作圖線時，盡可能使直線通過較多坐標描點，不在直線上的點也要盡可能對稱分布在直線的兩側(若有個別點偏離太遠，則是因偶然誤差太大所致，應舍去) (3)要注意坐標軸代表的物理量的意義，注意分析圖象的斜率、截距的意義 跟蹤訓練(2013廣東名校聯(lián)考)某同學利用如圖6甲裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關系”的實驗 (1)他通過實驗得到如圖6乙所示的彈力大小F與彈簧長度L的關系圖線由此圖線可得該彈簧原長L0_cm，勁度系數(shù)k_N/m. (2)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一把彈簧測力計，當彈簧測力計上的示數(shù)如圖6丙所示時，該彈簧的長度L_cm. 【答案】(1)450(2)10 【解析】(1)由圖乙可知，當F0時，LL0，可得該彈簧的原長L04 cm，勁度系數(shù)為圖線的斜率k(80)/(204)0.5 (N/cm)50 (N/m)；(2)可得彈簧彈力與長度的關系為Fk(LL0)，將F3 N、L04 cm代入，得L10 cm.