高中物理人教必修一配套課件第三章3實(shí)驗(yàn)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系

1、3實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系,第三章相互作用,學(xué)習(xí)目標(biāo),知識探究,典例精析,達(dá)標(biāo)檢測,1.探究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系. 2.學(xué)會利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 3.能根據(jù)Fx、Fl圖象求出彈簧的勁度系數(shù).,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?答案,1.探究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系. 2.學(xué)會利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 3.能根據(jù)Fx、Fl圖象求出彈簧的勁度系數(shù).,知識探究,導(dǎo)學(xué)探究,二、實(shí)驗(yàn)器材,彈簧、 、鉤碼、鐵架臺,刻度尺,三、實(shí)驗(yàn)原理,1.如圖1甲所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼受到的重力 .彈簧的原長與掛上鉤碼后彈簧的長度可以用 測出，其伸長量x可以用

2、彈簧的長度減去彈簧的 來求得.,甲乙 圖1,大小相等,原長,刻度尺,答案,2.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)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測得的各組(x，F(xiàn))對應(yīng)的點(diǎn)，用平滑曲線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖象，就可探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系.,四、實(shí)驗(yàn)步驟,1.將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧狀態(tài)時(shí)的長度l0，即原長.,自然,伸長,2.如圖2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，測出此時(shí)彈簧的長度l1，記錄m1和l1.,圖2,答案,3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5、和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l

3、5、. 4.計(jì)算出每次彈簧的伸長量x(xll0)和彈簧受到的拉力F(Fmg)，并將數(shù)據(jù)填入表格.,五、數(shù)據(jù)處理,1.建立直角坐標(biāo)系，以F為縱軸，x為橫軸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn)得出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，寫出圖線所代表的函數(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.,六、誤差分析,1.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差.為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù). 2.彈簧豎直懸掛時(shí)，未考慮彈簧自身重力的影響會帶來系統(tǒng)誤差.為了減小該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧.,返回,

4、例1以下是某同學(xué)所進(jìn)行的“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)步驟： (1)將一個(gè)彈簧的上端固定在鐵架臺上，豎直懸掛起來，在彈簧下掛一個(gè)鉤碼，記下鉤碼的質(zhì)量m1，此時(shí)彈簧平衡，彈力大小為F1m1g，并用刻度尺測量出此時(shí)彈簧的長度l1，并記錄到表格中. (2)再增加鉤碼，重復(fù)上述的操作，逐漸增加鉤碼的重力，得到多組數(shù)據(jù). (3)以力F為縱坐標(biāo)，以彈簧長度lx為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn).,一、實(shí)驗(yàn)原理及操作,典例精析,(4)按坐標(biāo)紙上所描各點(diǎn)的分布與走向，作出一條平滑的曲線(包括直線). (5)根據(jù)圖線的特點(diǎn)，分析彈簧的彈力F與彈簧長度lx的關(guān)系，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 以上步驟中至少有三處不

5、當(dāng)之處，請將不合理的地方找出來并進(jìn)行修正.,總結(jié)提升,解析答案,總結(jié)提升,解析(1)中還應(yīng)該測出彈簧的原長l0，此時(shí)應(yīng)在不掛鉤碼的情況下，讓彈簧保持自然下垂?fàn)顟B(tài)，用刻度尺測出從懸點(diǎn)到彈簧下端的長度即為l0； (3)中建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)該以彈簧的形變量為橫坐標(biāo)，因?yàn)樘骄康氖菑椓εc彈簧伸長量的關(guān)系； (5)中應(yīng)分析彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.,總結(jié)提升,1.實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限度. 2.測量長度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0、實(shí)際長度l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系. 3.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位. 4.描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在畫出的線上，可

6、允許少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線或直線. 5.盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響.,例2某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系. (1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè).彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“豎直”).,二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及誤差分析,解析答案,解析為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產(chǎn)生，彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向.,豎直,(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表.,解析答案,表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_

7、.由表可知所用刻度尺的最小分度為_.,解析彈簧靜止穩(wěn)定時(shí)，記錄原長L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至0.1 mm，所以刻度尺的最小分度為1 mm.,穩(wěn)定,L3,1 mm,(3)圖3是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(填“L0”或“Lx”).,解析答案,解析由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為0，所以xLLx(L為彈簧長度).,圖3,Lx,(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_g.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 N/kg),解析答案,

8、解析由胡克定律Fkx知，mgk(LLx)，即mgkx， 所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數(shù),0.01 kg10 g.,4.9,10,例3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LL0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(),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，所以選C.,C,返回,解析答案,1.(多選)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”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

9、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.用刻度尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D.用幾個(gè)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,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,答案,AB,2.如圖4所示是“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，小東認(rèn)真操作、正確讀數(shù)后得到的數(shù)據(jù)記錄如下表.由表可知(),1,2,3,圖4,A.每個(gè)鉤碼的質(zhì)量為0.98 kgB.實(shí)驗(yàn)所用刻度尺的分度值是1 mm C.每掛一個(gè)鉤碼，彈簧伸長12.0 cmD.實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧伸長量未超過彈性限度,解析答案,1,2,3,由于彈簧的長度記錄到整數(shù)厘米的下一位，故所用刻度尺為厘米刻度尺，最小分度

10、為1 cm，B錯(cuò). 由表可以看出，每掛一個(gè)鉤碼，彈簧都要伸長2 cm，C錯(cuò). 由所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，彈簧彈力與其伸長量成正比，符合胡克定律，故彈簧伸長量未超過它的彈性限度，D對. 答案D,3. 某同學(xué)用如圖5所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).他先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(g取9.8 m/s2),1,2,3,圖5,(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)在圖6坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系圖線.,1,2,3,解析答案,圖6,解析根據(jù)表格中的各組數(shù)據(jù)在xm圖象上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連接這些點(diǎn)，作出的圖象如圖所示.,(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_