高考物理總復(fù)習(xí) 2-7實(shí)驗(yàn) 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 新人教版.ppt

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,,第7單元 實(shí)驗(yàn) 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系． 2．學(xué)會(huì)用列表法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．,二、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，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．用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x，如下圖建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測得的各組(x、F)對應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量間的關(guān)系．,,三、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．安裝實(shí)驗(yàn)儀器如圖1所示． 2．測量彈簧的伸長量(或總長)及所受的拉力(或所掛鉤碼的質(zhì)量)，列表作出記錄，要盡可能多測幾組數(shù)據(jù)． 3．根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，以力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo)．,4．按照在圖中所繪點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)，所畫的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同． 5．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)，如果不行再考慮二次函數(shù)．,【例】 在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是( ) A．彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D．用幾個(gè)勁度系數(shù)不同的彈簧分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等,【解析】 彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度，否則彈簧會(huì)損壞，故A項(xiàng)正確；用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，要保證彈簧位于豎直位置，使鉤碼的重力等于彈簧的彈力，要待鉤碼平衡時(shí)再讀讀數(shù)．故B項(xiàng)正確；彈簧的長度不等于彈簧的伸長量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；拉力與伸長量之比是勁度系數(shù)，由彈簧決定，同一彈簧的勁度系數(shù)是不變的，不同的彈簧的勁度系數(shù)不同，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】 AB,一、實(shí)驗(yàn)操作技巧 1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 (1)圖象法 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)相應(yīng)的點(diǎn)，作出的擬合曲線，是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線．,【例1】 (2012·浙江)在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有木板、白紙、圖釘、橡皮筋、細(xì)繩套和一把彈簧秤． (1)為完成實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)另找來一根彈簧，先測量其勁度系數(shù)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：,在下面坐標(biāo)圖中作出F-x圖象并利用圖象求得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.,,,【答案】 (1)見解析圖，53(說明：±2內(nèi)都可) (2)函數(shù)法 彈力F與彈簧伸長量x滿足F＝kx的關(guān)系．,【例2】 一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示．下列表述正確的是( ) A．a(chǎn)的原長比b的長 B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大 C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小 D．測得的彈力與彈簧的長度成正比,,【解析】 根據(jù)胡克定律，有F＝kx＝k(l－l0)，在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k，橫截距表示彈簧的原長，故b的原長比a的長，a的勁度系數(shù)比b的大，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；彈力與彈簧的形變量成正比，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】 B,2．注意事項(xiàng) (1)不要超過彈性限度：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，超過彈簧的彈性限度． (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，這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些． (3)盡量多測幾組數(shù)據(jù)：要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)． (4)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力、彈簧的原長、總長及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位．,二、實(shí)驗(yàn)誤差的來源與分析 (1)本實(shí)驗(yàn)的誤差來源之一是由彈簧拉力大小不穩(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(dāng)對彈簧的拉力，可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度． (2)彈簧長度的測量是本實(shí)驗(yàn)主要誤差來源，所以測量時(shí)盡量精確地測量彈簧的長度． (3)描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確等．,【例3】 (2010·福建)某實(shí)驗(yàn)小組在做研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，將原長約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20 g)，每增掛一只鉤碼均記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量；當(dāng)掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每取下一只鉤碼，也記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量．根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時(shí)的橡皮筋伸長量Δl與拉力F關(guān)系的圖象如圖所示．從圖象中可以得出：,,A．增掛鉤碼時(shí)Δl與F成正比，而減掛鉤碼時(shí)Δl與F不成正比 B．當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時(shí)的大 C．當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時(shí)的相等 D．增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼數(shù)過多，導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度,【解析】 題圖中兩條線都不是直線，故Δl與F不成正比，A項(xiàng)錯(cuò)誤；比較兩條曲線可知，在拉力相等時(shí)，減掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量比增掛鉤碼時(shí)的大，B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤；減鉤碼過程圖線不與原來重復(fù)，且伸長量比原來的長，說明超出橡皮筋的彈性限度，故D項(xiàng)正確． 【答案】 D,【學(xué)法指導(dǎo)】 有些同學(xué)在一些教輔材料上做了一些以橡皮筋為背景的習(xí)題，會(huì)錯(cuò)誤認(rèn)為橡皮筋上的力與其形變量成正比，符合胡克定律，本題反映的橡皮筋的受力的情況是符合實(shí)際的，實(shí)際的橡皮筋不是彈簧模型所對應(yīng)的F＝kx.,一、理論與實(shí)際的處理 【例1】 某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的( ),,【解析】 由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長量x0，故C項(xiàng)正確． 【答案】 C,二、創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 【例2】 在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．所用的每個(gè)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(shí)先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度．,,(1)有一個(gè)同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)系圖中(如下圖)，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，幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù))． (4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于：____________________________________ ______________________________________________. 缺點(diǎn)在于：____________________________________ ______________________________________________.,【解析】 (1) F-L圖線如下圖所示：,,(2)彈簧的原長L0即彈力為零時(shí)彈簧的長度，由圖象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k＝20 N/m. (3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表,(4)優(yōu)點(diǎn)是：可以避免彈簧自身重力對實(shí)驗(yàn)的影響． 缺點(diǎn)是：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． 【答案】 (1)見解析圖；(2)5、20；(3) (4)見解析．,