2020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的關(guān)系課件 新人教版.ppt

實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)溯本求源 實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)探究 課時鞏固訓(xùn)練 教師備用習(xí)題 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究彈力與的定量關(guān)系 2 學(xué)會利用列表法 圖像法 函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 二 實(shí)驗(yàn)原理1 彈簧受力會發(fā)生形變 形變的大小與受到的外力有關(guān) 沿著彈簧伸長的方向拉彈簧 當(dāng)形變穩(wěn)定時 彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是的 2 用懸掛法測量彈簧的彈力所運(yùn)用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力大小這一原理 彈簧伸長量 相等 相等 3 彈簧的長度可用刻度尺直接測出 伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計算 這樣就可以探究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了 三 實(shí)驗(yàn)器材輕質(zhì)彈簧 一根 鉤碼 一盒 鐵架臺 鉛垂線 坐標(biāo)紙 毫米刻度尺 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 如圖S2 1所示 將鐵架臺放在桌面上 固定好 將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上 在靠近彈簧處將刻度尺 分度為1mm 固定于鐵架臺上 并用檢查刻度尺是否豎直 2 記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度L0 3 在彈簧下端掛上一個鉤碼 待鉤碼后 記下彈簧下端所對應(yīng)的刻度L1 鉛垂線 圖S2 1 靜止 4 用上面方法 記下彈簧下端掛2個 3個 4個 鉤碼時彈簧下端所對應(yīng)的刻度L2 L3 L4 并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中 5 用xn Ln L0計算出彈簧下端掛1個 2個 3個 鉤碼時彈簧的伸長量 并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸計算出所掛鉤碼的總重力 這個總重力就等于彈簧彈力的大小 將所得數(shù)據(jù)填入表格 6 根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn) 最好以為縱坐標(biāo) 以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo) 7 按照圖中各點(diǎn)的分布與走向 嘗試作出一條平滑的曲線 包括直線 所描的點(diǎn)不一定正好都在這條曲線上 但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同 8 以彈簧的伸長量為自變量 寫出曲線所代表的函數(shù) 首先嘗試一次函數(shù) 如果不行則考慮二次函數(shù) 9 解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 彈簧彈力 熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 例1在 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測量彈簧的勁度系數(shù) 的實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖S2 2甲所示 所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力 實(shí)驗(yàn)時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度 再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端 每次測量相應(yīng)的彈簧的總長度 圖S2 2 1 某同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)在圖乙中 請作出F L圖線 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(xué)以上的實(shí)驗(yàn)情況 幫他設(shè)計一個記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格 不必填寫實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù) 4 該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時 把彈簧水平放置 與彈簧豎直懸掛相比較 優(yōu)點(diǎn)在于 缺點(diǎn)在于 答案 1 如圖所示 2 5 020 3 略 4 可以避免彈簧自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)斐蓪?shí)驗(yàn)誤差 要點(diǎn)總結(jié) 1 實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多 以免彈簧被過分拉伸而超過彈簧的彈性限度 2 要使用輕質(zhì)彈簧 且要盡量多測幾組數(shù)據(jù) 熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例2 2018 南平模擬 某實(shí)驗(yàn)小組用如圖S2 3所示的裝置測量彈簧的勁度系數(shù)k 每當(dāng)掛在彈簧下端的鉤碼 每個鉤碼質(zhì)量均為m 50g 處于靜止?fàn)顟B(tài)時 用刻度尺測出對應(yīng)的彈簧長度L 彈簧始終在彈性限度內(nèi) 列表記錄如下 圖S2 3 1 表格中第二組數(shù)據(jù)的彈簧長度如圖所示 則彈簧長度為cm 2 用所學(xué)知識盡量精確計算出每掛一個鉤碼彈簧伸長量 L cm 并由 F k L計算出彈簧的勁度系數(shù)k N m g取9 8m s2 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 答案 1 11 60 2 1 4833 1 要點(diǎn)總結(jié) 1 圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的要點(diǎn) 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隨彈簧伸長量x變化的圖線 2 以彈簧的伸長量為自變量 寫出曲線所代表的函數(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(guān)系 解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法 1 列表法 將測得的F x填入設(shè)計好的表格中 可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等的 2 圖像法 以彈簧伸長量x為橫坐標(biāo) 彈力F為縱坐標(biāo) 描出F x各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn) 作出的擬合曲線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 3 函數(shù)法 彈力F與彈簧伸長量x滿足F kx的關(guān)系 1 2018 太原期末 在 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 在豎直懸掛的彈簧下面加掛鉤碼 使彈簧逐漸伸長 得到數(shù)據(jù)見下表 1 由表中數(shù)據(jù)在圖S2 4的坐標(biāo)系中作出F x圖像 2 由圖線可知 彈力F與彈簧伸長量x的關(guān)系是 3 由圖線可求得彈簧的勁度系數(shù)k N m 圖S2 4 2 某同學(xué)要探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 并測量彈簧的勁度系數(shù)k 做法是 先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上 然后將毫米刻度尺豎直放在彈簧一側(cè) 并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上 當(dāng)彈簧自然下垂時 指針指示的示數(shù)記作l0 彈簧下端每增加一個50g的砝碼時 指針示數(shù)分別記作l1 l2 l3 l4 l5 g取9 8m s2 1 下表記錄的是該同學(xué)測出的5個值 其中l(wèi)0未記錄 以砝碼的數(shù)目n為縱軸 以彈簧的長度l為橫軸 根據(jù)表格中的數(shù)據(jù) 在圖S2 5的坐標(biāo)紙中作出n l圖線 圖S2 5 2 根據(jù)n l圖線可知彈簧的勁度系數(shù)k N m 3 根據(jù)n l圖線可知彈簧的原長l0 cm 3 某同學(xué)利用如圖S2 6所示裝置來研究彈簧彈力與形變的關(guān)系 設(shè)計的實(shí)驗(yàn)如下 A B是質(zhì)量均為m0的小物塊 A B間用輕彈簧相連 A的上面通過輕繩繞過兩個定滑輪與一個輕質(zhì)掛鉤相連 掛鉤上可以掛上不同質(zhì)量的物體C 物塊B下放置一壓力傳感器 物體C右邊有一個豎直的直尺 可以測出掛鉤下移的距離 整個實(shí)驗(yàn)中彈簧均處于彈性限度內(nèi) 重力加速度g取9 8m s2 實(shí)驗(yàn)操作如下 不懸掛物體C 讓系統(tǒng)保持靜止 確定掛鉤的位置O 并讀出壓力傳感器的示數(shù)F0 圖S2 6 每次掛上不同質(zhì)量的物體C 用手托住 緩慢釋放 測出系統(tǒng)穩(wěn)定時掛鉤相對O點(diǎn)下移的距離x1 并讀出相應(yīng)的壓力傳感器的示數(shù)F1 以壓力傳感器示數(shù)為縱軸 掛鉤下移的距離為橫軸 根據(jù)每次測量的數(shù)據(jù) 描點(diǎn)作出F x圖像如圖S2 7所示 由圖像可知 彈簧勁度系數(shù)k N m 圖S2 7 4 2018 四川聯(lián)考 某同學(xué)為研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系 做了如下實(shí)驗(yàn) 如圖S2 8所示 將白紙固定在制圖板上 橡皮筋一端固定在O點(diǎn) 另一端A系一小段輕繩 帶繩結(jié) 將制圖板豎直固定在鐵架臺上 將質(zhì)量為m 100g的鉤碼掛在繩結(jié)上 靜止時描下橡皮筋下端點(diǎn)的位置A0 用水平力拉A點(diǎn) 使A點(diǎn)在新的位置靜止 描下此時橡皮筋下端點(diǎn)的位置A1 逐漸增大水平力 重復(fù)5次 圖S2 8 1 用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究彈簧的彈力與形變量之間的關(guān)系 輕彈簧上端固定一個力傳感器 然后固定在鐵架臺上 當(dāng)用手向下拉伸彈簧時 彈簧的彈力可從傳感器讀出 用刻度尺可以測量彈簧原長和伸長后的長度 從而確定伸長量 測量數(shù)據(jù)如下表所示 1 以x為橫坐標(biāo) F為縱坐標(biāo) 在如圖的坐標(biāo)紙上描繪出能夠正確反映彈力與伸長量關(guān)系的圖線 2 由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)為 保留兩位有效數(shù)字 N m 2 如圖甲所示 用鐵架臺 彈簧和多個已知質(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量的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)中還需要的測量工具是 2 如圖乙所示 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖 縱軸是鉤碼質(zhì)量m 橫軸是彈簧的形變量x 由圖可知 圖線不過原點(diǎn)的原因是 彈簧的勁度系數(shù)k 結(jié)果保留2位有效數(shù)字 重力加速度g取9 8m s2 N m 3 如圖丙所示 實(shí)驗(yàn)中用兩根不同的彈簧a和b 畫出彈簧彈力F與彈簧長度L的F L圖像 下列說法正確的是 填選項前的字母 A a的原長比b的大B a的勁度系數(shù)比b的大C a的勁度系數(shù)比b的小D 彈力與彈簧長度成正比 3 把兩根輕質(zhì)彈簧連起來測量它們各自的勁度系數(shù) 如圖甲所示 1 未掛鉤碼之前 指針B指在刻度尺的位置如圖乙所示 記為cm 2 將質(zhì)量為50g的鉤碼逐個掛在彈簧 的下端 逐次記錄兩彈簧各自的伸長量 所掛鉤碼的質(zhì)量m與每根彈簧的伸長量x可描繪出如圖丙所示的圖像 由圖像可計算出彈簧 的勁度系數(shù)k2 N m 重力加速度g取9 8m s2 3 圖丙中 當(dāng)彈簧 的伸長量超過17cm時其圖線為曲線 由此可知 掛上第個鉤碼時 拉力已經(jīng)超過它的彈性限度 這對測量彈簧 的勁度系數(shù) 選填 有 或 沒有 影響 已知彈簧 的彈性限度足夠大