高考物理 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系复习课件 沪科.ppt

实验二探究弹力和弹簧伸长的关系实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量之间的关系．2．学会利用图像法处理实验数据．实验原理1．如图2－4－1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的重力大小相等．2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了．实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔．一、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2－4－2所示在弹簧下端挂质量为m1的钩码量出此时弹簧的长度l1记录m1和l1填入自己设计的表格中．3．改变所挂钩码的质量量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并得出各次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.二、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．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．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．三、误差分析1．弹簧长度测量的误差．2．描点画线的作图误差．四、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要注意观察适可而止．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尽可能稀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以免增大误差．4．描点画线时所描的点不一定都落在一条曲线上但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．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．下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：(1)请你在图2－4－3中的坐标系中作出F－x图线；(2)写出图线所代表的函数式(x以m为单位)______；(3)写出函数表达式中常数的物理意义__________；(4)若弹簧的原长为40cm并且以弹簧的总长度为自变量写出函数表达式(以N和m为单位)________________．【解析】(1)F－x图线应为过原点的一条直线所以作图时应用直线将所描各点连接起来连接时应使尽可能多的点落在这条直线上不在这条线上的点应均匀地分布在直线的两侧图线的斜率表示弹簧的劲度系数．(2)如图2－4－4所示图线得出关系式F＝20x(3)20为劲度系数即弹簧伸长1m其弹力增加20N.(4)由(2)中关系式得F＝20(x－0.4)．【答案】(1)如图2－4－4所示(2)F＝20x(3)该弹簧每伸长1m其弹力增加20N(4)F＝20(x－0.4)【方法总结】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中也可以不测量弹簧的自然长度而以弹簧的总长作为自变量弹力为函数作出弹力随弹簧长度的关系图线．这样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差．(2010年高考浙江理综卷)在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧．为测量橡皮绳的劲度系数他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m＝0.1kg取g＝10m/s2)并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数)然后逐个拿下钩码同样记录绳下端的坐标X减i绳下端坐标的平均值Xi＝(X加i＋X减i)/2的数据如下表：挂在橡皮绳下端的钩码个数(1)同一橡皮绳的X加i________X减i(大于或小于)；(2)________同学的数据更符合实验要求(甲或乙)；(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)；(4)为了更好地测量劲度系数在选用钩码时需考虑的因素有哪些？【解析】(1)同一橡皮绳增挂钩码个数较多导致橡皮绳超出弹性限度在减挂钩码时仍未恢复所以有X加i<X减i.(2)由实验数据可得增挂一个钩码时橡皮绳伸长的改变量即X2－X1然后依次算出Xi－X1.由所给数据得改变量如下表所示由上表可知乙图中改变量与钩码增加近似成正比所以乙更符合实验要求．(3)由上表作图得由图2－4－5可得k乙＝57～70(N/m)．(4)尽可能使伸长量在弹性限度范围内同时有足够大的伸长量以减小长度测量的误差．【答案】见解析【规律总结】创新实验的情景发生了变化但实验原理并未改变所以在实验中把握实验目的弄懂实验原理是完成实验或进行创新实验的保证．9、静夜四无邻荒居旧业贫。。2023/12/82023/12/8FridayDecember8202310、雨中黄叶树灯下白头人。。2023/12/82023/12/82023/12/812/8/20236:29:32PM11、以我独沈久愧君相见频。。2023