高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件 新人教版.ppt

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考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及操作 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 考點(diǎn)三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究 考點(diǎn) 高三物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 2 學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 探究物理規(guī)律 實(shí)驗(yàn)原理1 如右圖所示 彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會(huì)伸長(zhǎng) 平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等 2 用刻度尺測(cè)出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長(zhǎng)量x 建立直角坐標(biāo)系 以縱坐標(biāo)表示彈力大小F 以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸 長(zhǎng)量x 在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組 x F 對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線(xiàn) 就可探知彈力大小與伸長(zhǎng)量間的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái) 彈簧 毫米刻度尺 鉤碼若干 三角板 坐標(biāo)紙 重錘線(xiàn) 實(shí)驗(yàn)步驟1 將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上 讓其自然下垂 用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0 即原長(zhǎng) 2 如下圖所示 在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼 測(cè)出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1 記錄m1和l1 填入自己設(shè)計(jì)的表格中 3 改變所掛鉤碼的質(zhì)量 測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度 記錄m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2 l3 l4 l5 并得出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x1 x2 x3 x4 x5 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(biāo) 以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo) 用描點(diǎn)法作圖 連接各點(diǎn) 得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線(xiàn) 2 以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量 寫(xiě)出圖線(xiàn)所代表的函數(shù) 并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 誤差分析1 鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確造成系統(tǒng)誤差 2 彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量和作圖時(shí)造成偶然誤差 注意事項(xiàng)1 所掛鉤碼不要過(guò)重 以免彈簧被過(guò)分拉伸 超出它的彈性限度 要注意觀(guān)察 適可而止 2 每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些 從而使坐標(biāo)點(diǎn)的間距盡可能大 這樣作出的圖線(xiàn)準(zhǔn)確度更高一些 3 測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí) 一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測(cè)量 以免增大誤差 4 描點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)時(shí) 所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線(xiàn)上 但應(yīng)注意一定要使不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè) 5 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力 彈簧的原長(zhǎng)l0 總長(zhǎng)l及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位 6 坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中 例1 如圖甲所示 用鐵架臺(tái) 彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 1 為完成實(shí)驗(yàn) 還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 2 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有 3 圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的F x圖線(xiàn) 由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為 N m 圖線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及操作 4 為完成該實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下 A 以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo) 以彈力為縱坐標(biāo) 描出各組 x F 對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 并用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái) B 記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0 C 將鐵架臺(tái)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(gè) 2個(gè) 3個(gè) 4個(gè) 鉤碼 并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度 并記錄在表格內(nèi) 然后取下鉤碼 E 以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量 寫(xiě)出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式 首先嘗試寫(xiě)成一次函數(shù) 如果不行 則考慮二次函數(shù) 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及操作 F 解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 G 整理儀器 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái) 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來(lái)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和形變量 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有彈簧的原長(zhǎng) 彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量 或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度 3 取圖象中 0 5 0 和 3 5 6 兩個(gè)點(diǎn) 代入F kx可得k 200N m 由于彈簧自重的原因 使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量 4 根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)镃BDAEFG 解析 答案 1 刻度尺 2 彈簧原長(zhǎng) 彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量 或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度 3 200彈簧自重 4 CBDAEFG 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及操作 例2 某實(shí)驗(yàn)小組做 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)時(shí) 先把彈簧平放在桌面上 用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0 4 6cm 再把彈簧豎直懸掛起來(lái) 在下端掛鉤碼 每增加一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度x 數(shù)據(jù)記錄如下表所示 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)并作圖 如圖所示 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 解析 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出F x圖線(xiàn) 2 由此圖線(xiàn)可得 該彈簧勁度系數(shù)k N m 3 圖線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是 3 由題意知 測(cè)彈簧的原長(zhǎng)L0時(shí) 彈簧是平放在桌面上的 當(dāng)彈簧豎直懸掛時(shí) 由于彈簧自身重力的影響 即使不掛鉤碼 彈簧也會(huì)伸長(zhǎng)一小段 所以圖線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0 解析 答案 1 見(jiàn)解析 2 50 3 未考慮彈簧自身重力的影響 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析 考點(diǎn)三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究 表格顯 隱 例3 2014 高考新課標(biāo)全國(guó) 卷 某實(shí)驗(yàn)小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長(zhǎng)度 圈數(shù) 的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)裝置如圖 a 所示 一均勻長(zhǎng)彈簧豎直懸掛 7個(gè)指針P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6分別固定在彈簧上距懸點(diǎn)0 10 20 30 40 50 60圈處 通過(guò)旁邊豎直放置的刻度尺 可以讀出指針的位置 P0指向0刻度 設(shè)彈簧下端未掛重物時(shí) 各指針的位置記為x0 掛有質(zhì)量為0 100kg的砝碼時(shí) 各指針的位置記為x 測(cè)量結(jié)果及部分計(jì)算結(jié)果如下表所示 n為彈簧的圈數(shù) 取重力加速度為9 80m s2 已知實(shí)驗(yàn)所用彈簧總?cè)?shù)為60 整個(gè)彈簧的自由長(zhǎng)度為11 88cm 1 將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整 2 以n為橫坐標(biāo) 1 k為縱坐標(biāo) 在圖 b 給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出1 k n圖象 解析 考點(diǎn)三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究 3 圖 b 中畫(huà)出的直線(xiàn)可近似認(rèn)為通過(guò)原點(diǎn) 若從實(shí)驗(yàn)中所用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧 該彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k N m 該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0 單位為m 的關(guān)系的表達(dá)式為k N m 解析 考點(diǎn)三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究 答案 考點(diǎn)三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究