高考總復(fù)習(xí)物理課件 實(shí)驗(yàn)2探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

1、實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鲝椓εc彈簧伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系，學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法二、實(shí)驗(yàn)原理：彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等，這樣彈力的大小可以通過測(cè)定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的原長(zhǎng)和形變后的長(zhǎng)度可用刻度尺測(cè)出，計(jì)算出彈簧的形變量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)器材：彈簧(不同的多根)、刻度尺、鉤碼、鐵架臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法五、實(shí)驗(yàn)步驟 ：圖11用刻度尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0.2如圖1所示，將彈簧一端固定，另一端掛上鉤碼，待彈簧平衡后，記錄下彈簧的長(zhǎng)度及鉤碼的重量然后

2、改變鉤碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù)3將數(shù)據(jù)記錄在表格中(彈簧原長(zhǎng)l0_ cm)1234567F/Nl/cmx/cm4根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出Fx圖象(以F為縱軸，以x為橫軸)5探索結(jié)論：按照Fx圖象中各點(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)大致相同嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先看Fx是否為一次函數(shù)，如果不是則考慮是否是二次函數(shù)或其他函數(shù)6解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 六、數(shù)據(jù)處理：根據(jù)記錄數(shù)據(jù)畫出Fx圖象，然后分析Fx圖象所代表的函數(shù)，最后總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論七、誤差分析：1.本實(shí)驗(yàn)的誤差來源之一，是因彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的. 因此，使彈

3、簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力，可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度；2彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量，是本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源所以，測(cè)量時(shí)盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度八、注意事項(xiàng)：1每次增減鉤碼測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí)，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(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(shí)，注意不要超過彈簧的限度3測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)l0，實(shí)際總長(zhǎng)l 及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系4建立平面直角坐標(biāo)系時(shí)，兩軸上單位長(zhǎng)度所代表的量值要適當(dāng)，不可過大，也不可過小5描線的原則是，盡量使各點(diǎn)落在描畫出的線上，少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線題型一用

4、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖2例1某同學(xué)用如圖2所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(取g9.8 m/s2)砝碼質(zhì)量m/102g01.002.003.004.00標(biāo)尺刻度x/102m15.0018.9422.8226.7830.66砝碼質(zhì)量m/102g5.006.007.00標(biāo)尺刻度x/102m34.6042.0054.50(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖3所示的坐標(biāo)紙上作彈簧指針?biāo)镜淖鴺?biāo)紙上作彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度所指的標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲

5、線的關(guān)系曲線 圖圖3(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_牛范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_牛/米解析(1)根據(jù)表格中所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中的描點(diǎn)連結(jié)如圖4所示(2)從x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可看出，在04.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系是一直線，說明彈簧在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律，由直線斜率的倒數(shù)可求得彈簧勁度系數(shù)為25.0 N/m.答案(1)如圖4所示(2)04.925.0圖4 以下是一名同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)(1)下列實(shí)驗(yàn)步驟是這名同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請(qǐng)你幫他按操作的先后順序，將各步驟的順序號(hào)寫在橫線上_A以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力

6、為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來；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，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式；F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 (2)下表是這名同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)：算出每一次彈簧的伸長(zhǎng)量，并將結(jié)果填在下表的空格內(nèi)在下圖的坐標(biāo)上作出Fx圖象彈力F/N0.51.01.52.02.5彈簧原來長(zhǎng)

7、度l0/cm1515151515彈簧后來長(zhǎng)度l/cm16.217.318.519.620.8彈簧伸長(zhǎng)量x/cm圖5寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x以cm為單位)：_.函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義：_.答案：(1)C，B，D，A，E，F(xiàn)(2)如下表所示彈力F/N0.51.01.52.02.5彈簧伸長(zhǎng)量x/cm1.22.33.54.65.8如圖6所示圖6F0.43x函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長(zhǎng)或壓縮0.01 m(1 cm)所需的拉力大小為0.43 N.圖71.(2009.廣東高考)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)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(zhǎng)度的圖

8、象如圖7所示下列表述正確的是 ()Aa的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng)Ba的勁度系數(shù)比b的大Ca的勁度系數(shù)比b的小D測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比答案：B2.(2010.山東臨沂期中考試)如圖8甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象(如圖乙所示)則下列判斷正確的是 ()圖8A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長(zhǎng)度成正比B彈簧長(zhǎng)度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變答案：BCD3.17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就

9、是著名的胡克定律受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長(zhǎng)量與拉力的關(guān)系”的探究過程如下：A有同學(xué)認(rèn)為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長(zhǎng)量與拉力成正比，與截面半徑成反比B他們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成的不同長(zhǎng)度、不同半徑的線材”作為研究對(duì)象，用測(cè)距儀、傳感器等儀器測(cè)量線材的伸長(zhǎng)量隨拉力變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè)C通過實(shí)驗(yàn)取得如下數(shù)據(jù)：D同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后，對(duì)他們的假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充完善長(zhǎng)度拉力伸長(zhǎng)直徑250 N500 N750 N1000 N1 m2.52 mm0.4 mm0.8 mm1.2 mm1.6 mm2 m2.52 mm0.8 mm1.6 mm2.4 mm3.2 mm

10、1 m3.57 mm0.2 mm0.4 mm0.6 mm0.8 mm(1)上述科學(xué)探究活動(dòng)中，屬于“制定計(jì)劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_.(2)請(qǐng)根據(jù)上述過程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯(cuò)誤或不足，請(qǐng)給予修正_.答案：(1)BC(2)他們的假設(shè)不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬絲的伸長(zhǎng)量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬絲的長(zhǎng)度成正比4.某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系表中是該同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中彈簧始終未超過彈性限度(g10 m/s2)鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150彈簧總長(zhǎng)度l/cm6.07.28.49.610.812.4(1)根

11、據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出彈力F跟彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖象；(2)根據(jù)圖象得到彈簧的勁度系數(shù)是_N/m.解析：(1)利用題目給出的表格中，鉤碼質(zhì)量為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，可得彈簧原長(zhǎng)為6.0 cm；根據(jù)給出的六組數(shù)據(jù)分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)狀態(tài)下彈簧的伸長(zhǎng)量，可在彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖象中確定出六個(gè)點(diǎn)，用平滑的曲線連接盡量多的點(diǎn)所得圖象應(yīng)該是過原點(diǎn)的一條直線，本實(shí)驗(yàn)中最后一點(diǎn)要舍棄(2)由所得圖象，計(jì)算圖象的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)答案：如圖9所示(2)25圖95.(2008.北京高考)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，并測(cè)彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米的

12、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(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個(gè)50 g 的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.下表記錄的是該同學(xué)已測(cè)出的6個(gè)值，其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤，它們的代表符號(hào)分別是_和_測(cè)量記錄表：代表符號(hào)L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.1 圖10實(shí)驗(yàn)中，L3和L7兩個(gè)值還沒有測(cè)定，請(qǐng)你根據(jù)上圖將這兩個(gè)測(cè)量值填入記錄表中為充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測(cè)得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計(jì)算出了三個(gè)差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm.請(qǐng)你給出第四個(gè)差值：d4_