探究弹力和弹簧伸长的关系PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,弹簧问题的探索,弹簧问题的探索,1,实验原理,实验步骤,注意事项,探索与研究,高考广东理科基础9,中山市华侨中学第三次模考卷12,南京市金陵中学一轮复习检测,（一）12,佛山市教学质量检测（二）16,高考理综北京卷21（2）,弹簧问题的探索,实验原理弹簧问题的探索,2,弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。这样弹力的大小可以通过测定外力而得出（可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力）；弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量关系。,实验原理：,实验器材：,实验目的：,探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。,弹簧（不同的多根）、直尺、砝码。,弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。这样,3,2、如图所示，将弹簧一端固定，另一端挂上砝码（钩码），待弹簧平衡后，记录下弹簧的长度及砝码的重量。然后改变砝码的质量，再读出几组数据.,1,2,3,4,5,6,7,F,/N,l,/cm,x,/cm,实验步骤：,3、将数据记录在表格中:（弹簧原长,l,0,=,cm）,1、用直尺测出弹簧的原长,l,0,。,用,F,表示弹簧的弹力，用,l,0,表示弹簧原长(自然长度),用,l,表示弹簧现长，用,x,表示弹簧的伸长，则,x,=,l,-,l,0,。,2、如图所示，将弹簧一端固定，另一端挂上砝码（钩码），待弹簧,4,5探索结论：按照,F,x,图象中各点的分布与走向,尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试,F,x,是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数或其它函数。,6解释函数表达式中常数的物理意义。,4根据测量数据画出,F,x,图象：（以,F,为纵轴，以,x,为横轴）,5探索结论：按照Fx图象中各点的分布与走向,尝试做出一条,5,4描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线。,注意事项,1每次增减砝码测有关长度时，均需保证弹簧及砝码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与砝码重力不相等。,2测量有关长度时，应区别弹簧原长,l,0,，实际总长,l,及伸长量,x,三者之间的不同，明确三者之间的关系。,3建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小。,4描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线,6,将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码（质量已知为,m,）测出弹簧伸长,x,。,探索与研究,用一个支架、一根弹簧、一把直尺和一个已知质量的砝码，来测定某个不太重的物体有多重，该怎么做？,解析：,将砝码取下换上待测物体，测出弹簧种长,x,。,待测物体的重为,将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码（质量已知为m）测出弹,7,高考广东理科基础9,9、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15 N重物时，弹簧长度为0.16 m；悬挂20 N重物时，弹簧长度为0.18 m，则弹簧的原长,L,原,和劲度系数,k,分别为 （ ）,A,L,原,0.02 m,k,500 N/m,B,L,原,0.10 m,k,500 N/m,C,L,原,0.02 m,k,250 N/m,D,L,原,0.10 m,k,250 N/m,解：,D,高考广东理科基础9 9、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限,8,12（8分）下表是某同学为探索弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：,弹力：,F,/N,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,弹簧的伸长,x,/cm,2.6,5.0,6.8,9.8,12.4,（1）请你在图中的坐标线上作出,Fx,图线,（2）写出曲线所代表的函数式.（,x,用cm作单位）,（3）解释函数表达式中,常数的物理意义.,（3）弹簧每伸长1cm,其弹力增加0.2N,3,6,9,12,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,0,F,/N,x,/cm,15,解：,（1）见右图示,（2）,F,=0.2,x,中山市华侨中学第三次模考卷12,12（8分）下表是某同学为探索弹力和弹簧伸长的关系所测的几,9,南京市金陵中学一轮复习检测（一）12,12,（,8,分）一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧,长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面为,h,的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为,m,的一小钢球接触，当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示。让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢,球沿水平方向射出桌面，,小球在空气中飞行后落,到水平地面上，水平距,离为,s,。,s,h,南京市金陵中学一轮复习检测（一）12 12（8分）一,10,（,1,）请你推导出弹簧弹性势能,E,p,与小钢球质量,m,、桌面离地面高度,h,、水平距离,s,等物理量的关系式：,。,（2）弹簧的压缩量,x,与对应的钢球在空中飞行的水平距离,s,的实验数据如下表的所示：根据以上实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能,E,p,与弹簧的压缩量,x,之间的关系式为,，并说明理由：,。,弹簧的压缩量,x,/,cm,1.00,1.50,2.00,2.50,3.00,3.50,钢球飞行的水平距离,s,/,m,1.01,1.50,2.01,2.48,3.01,3.50,解：,mgs,2,/4,h,E,P,与,x,2,成正比（,E,P,x,2,）,理由如下：,由表中数据可知，在误差范围内，,x,S,。,而从（1）中关系式有,E,P,S,2,， 因而可猜测,E,P,x,2,（1）请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面,11,佛山市教学质量检测（二）16,16（12分）九江大桥撞船事故后，佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修，其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工，置换了大桥上所有的斜拉悬索。某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截的圆面积为400cm,2,的新悬索能承受的最大拉力。由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。,由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力,F,与形变量,x,成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律。,佛山市教学质量检测（二）16 16（12分）九江大桥撞船事,12,（1）同学们准备象探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系的实验一样将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物，来完成本实验。但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：,，,。,（2）同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积，某次测量的结果如图所示，则该样品的直径为,。,cm,1,2,3,0,10,20,将悬索样品水平放置在光滑水平面上，,用滑轮将竖直向下的重力变为水平的拉力。,0.830cm,（1）同学们准备象探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系的实验,13,（3）经过同学们充分的讨论，不断完善实验方案，最后实验取得数据如下：,样 品,长 度,200,N,400,N,600,N,800,N,样品A,1m,0.50cm,2,0.02cm,0.04cm,0.06cm,0.08cm,样品B,2m,0.50cm,2,0.08cm,0.16cm,0.24cm,0.32cm,样品C,1m,1.00cm,2,0.01cm,0.02cm,0.03cm,0.04cm,样品D,3m,0.50cm,2,0.18cm,0.36cm,0.54cm,0.72cm,样品E,1m,0.25cm,2,0.04cm,0.08cm,0.12cm,0.32cm,分析样品C的数据可知,其所受拉力,F,（单位N）与伸长量,X,(单位m)遵循的函数关系式是,。,对比各样品的实验数据可知,悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比,其比例系数与悬索长度,成正比、与悬索的横截面积,成正比。,拉力,伸长量,截面积,F,210,6,X,（N）,的大小,平方的倒数,题目,（3）经过同学们充分的讨论，不断完善实验方案，最后实验取得数,14,高考理综北京卷21（2）,21,、（,2,）（,14,分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系 ,并测弹簧的劲度系数,k,。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作,L,0, 弹簧下端挂一个,50g,的,砝码时 , 指针,7,14,指示的刻度数值记作,L,1,;,弹簧下端挂两个,50g,的砝码时,指针指示的刻度数值记作,L,2, ；,挂七个,50g,的砝码时，指针指示的刻度数值,记作,L,7,。,高考理综北京卷21（2） 21、（2）（14分）某同学和你,15,下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是,和,.,测量记录表：,代表符号,L,0,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,L,7,刻度数值/cm,1.70,3.40,5.10,8.60,10.3,12.1,实验中，,L,3,和,L,7,两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。,L,5,L,6,6.85,14.05,解析：本实验用指针所对刻度尺示数标志指针位置。刻度尺读数应估读到最小刻度值的下一位，因所用刻度尺最小刻度是毫米，故应估读到毫米刻度下一位，结果应为“.” mm（毫米的下一位是估读的）, 若以厘米作单位,小数点后面应有两位即: “.”cm,故选出,L,5,和,L,6,。,下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有,16,为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：,所给刻度尺的读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变 。追寻前面三个差值的计算规律，即可得出,L,7,L,3,=7.20cm,请你给出第四个差值：,d,4,=,cm。,L,7,L,3,7.20,解析：,题目,为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差,17,根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用,d,1,、,d,2,、,d,3,、,d,4,表示的式子为：,L,，,代入数据解得,L,cm。,1.75cm,计算弹簧的劲度系数,k,N/m。,（,g,取9.8m/s,2,）,解析：,28,解见下页,由胡克定律：,可求得,题目,第2页,根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用,18,解析：,所给的刻度尺读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变，设每个钩码质量为,m,0,，对弹簧的拉力所引起的形变为,L,，由胡克定律有：,故：,+得：,所以有,题目,第2页,第3页,解析： 所给的刻度尺读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起,19,此题基于课本实验：探究弹力和弹簧伸长的关系，难点在于把利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度中的“逐差法”思想，迁移到测,L,，目的在于充分利用测量数据，减少偶然误差。高考实验题力求体现“源于大纲，不拘泥于大纲，着重能力考查”的命题指导思想，第二个小题一般难度较高，要求在学过的实验基础上能重组、迁移，包括实验方法、数据处理方法的重组、迁移。盲目的追求变化往往很难抓住这个变化，所以学生应重点把考纲规定的学生实验内容落实好，包括每一个实验的器材，实验步骤，注意事项，误差分析，条件控制。把每个实验的原理和方法理解到位，就可以灵活运用，就可以应对高考中以课本实验为基础变化的实验。,试题评析：,第4页,题目,第2页,第3页,此题基于课本实验：探究弹力和弹簧伸长的关系，难点在于把利用打,20,