高考物理总复习 实验二 探究弹力与弹簧伸长的关系课件 新人教版必修1

实验二实验二探究弹力与弹簧伸长探究弹力与弹簧伸长的关系的关系知识要点归纳知识要点归纳实验目的实验目的1探究弹力与弹簧伸长的定量关系探究弹力与弹簧伸长的定量关系2学会利用列表法、图象法研究物理学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系量之间的关系实验原理实验原理1弹簧受力会发生形变，形变的大弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的上是相等的(注：弹簧质量不计注：弹簧质量不计)2用悬挂法测量弹簧的弹力，运用用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等钩码的重力相等3弹簧的长度可用刻度尺直接测弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算这样就可弹簧原来的长度进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系即寻求的定量关系即寻求Fkx的关系的关系 .实验器材实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸干、坐标纸实验步骤实验步骤1将弹簧的一端挂在铁架台上，让将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度伸长状态时的长度l0，即原长，即原长过程分析导引过程分析导引2如图如图241所所示，将已知质量的示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量端，在平衡时测量弹簧的总长度并测弹簧的总长度并测出钩码的重力，填写在记录表格里出钩码的重力，填写在记录表格里图图2413.改变所挂钩码的质量，重复前面的改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次实验过程多次1234567F/NL/cmx/cm数据处理数据处理1以弹力以弹力F(大小等于所挂钩码的重大小等于所挂钩码的重力力)为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横为横坐标，用描点法作图连接各点，坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力得出弹力F随弹簧伸长量随弹簧伸长量x变化的图变化的图线线2以弹簧的伸长量为自变量，写出以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数数，如果不行则考虑二次函数3得出弹力和弹簧伸长之间的定量得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理关系，解释函数表达式中常数的物理意义意义误差来源误差来源1弹簧长度的测量误差弹簧长度的测量误差2描点画线的作图误差描点画线的作图误差注意事项注意事项1所挂钩码不要过重，以免弹簧被所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度要注过分拉伸，超出它的弹性限度要注意观察，适可而止意观察，适可而止2每次所挂钩码的质量差尽量大一每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确这样作出的图线更精确3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差增大误差4描点画线时，所描的点不一定都描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧各点均匀分布在曲线的两侧5记录数据时要注意弹力及弹簧伸记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位长量的对应关系及单位实验典例探究实验典例探究对注意事项的考查对注意事项的考查例例1 (1)在在“探究弹力与弹簧伸长的探究弹力与弹簧伸长的关系关系”的实验中，以下说法正确的是的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量的伸长量D用几个不同的弹簧，分别测出几用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等之比相等(2)某同学做某同学做“探究弹力与弹簧伸长的探究弹力与弹簧伸长的关系关系”的实验，他先把弹簧平放在桌的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把，把LL0作为弹簧的伸长量作为弹簧的伸长量x，这，这样操作，样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图的图线可能是图242中的中的()图图242【解析】【解析】本题主要考查使用弹簧时本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选和重力平衡，所以选A、B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选所以选C.【答案】【答案】(1)AB(2)C实验数据的处理实验数据的处理例例2 某同学用如图某同学用如图243所示的装置所示的装置做探究弹力和弹簧伸做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验长量关系的实验他先测出不挂钩码时他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，弹簧下端指针所指的标尺刻度，图图243然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：所得数据列表如下：(重力加速度取重力加速度取g9.8 m/s2)钩码质量钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度标尺刻度x/102m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在如图根据所测数据，在如图244所所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度尺刻度x与钩码质量与钩码质量m的关系曲线的关系曲线图图244(2)根据所测得的数据和关系曲线可根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在以判断，在_N范围内弹力大范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律，小与弹簧伸长量关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为这种规格的弹簧的劲度系数为_ N/m.【解析】【解析】 (1)根据题目中所测量的根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线或直线)连接各点，在连接时应让尽连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上量多的点落在线上(偏差比较大的点偏差比较大的点舍去舍去)，不在线上的点尽量平均分配，不在线上的点尽量平均分配在线的两侧，如图在线的两侧，如图245所示所示图图245【答案】【答案】(1)见解析图见解析图(2)4.925 用纳米技术处理过的材料叫纳用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性会大大降低，甚至有特殊的磁性质现有一种纳米合金丝，质现有一种纳米合金丝，创新实验设计创新实验设计例例3欲测出其伸长量欲测出其伸长量x与所受拉力与所受拉力F、长度、长度L、截面直径、截面直径D的关系的关系(1)测量上述物理量需要的主要器材是：测量上述物理量需要的主要器材是：_、_、_等等(2)若实验中测量的数据如下表所示，若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出根据这些数据请写出x与与F、L、D间的关间的关系式：系式：x_(若用到比例系数，若用到比例系数，可用可用k表示表示)长度长度L/cm 拉力拉力F/N伸长量伸长量x/cm直径直径D/mm50.0100.0 200.05.000.0400.200.400.8010.000.0400.400.801.605.000.0800.100.200.40(3)在研究并得到上述关系的过程中，在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是主要运用的科学研究方法是_(只需写出一种只需写出一种)(4)若有一根合金丝的长度为若有一根合金丝的长度为20 cm，截面直径为截面直径为0.200 mm，使用中要求，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为那么这根合金丝能承受的最大拉力为_N.知能优化演练知能优化演练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放