高一物理沪科版必修1 第3章 《实验探究弹力与弹簧伸长的关系》课件

欢迎进入物理课堂 理解教材新知 第3章 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 实验 考向三 一 实验目的 1 探究弹力与弹簧伸长量之间的关系 2 学会利用列表法 图像法 函数法处理实验数据 3 验证胡克定律 二 实验原理1 用悬挂法测量弹簧的弹力F弹簧下端悬挂的钩码静止时 弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 在弹簧下端悬挂不同的钩码个数 并分别求出重力 从而得到弹簧弹力 2 测出弹簧的伸长量x弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出 其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求得 3 探究弹力和弹簧伸长的关系建立坐标系 以纵坐标表示弹力大小F 以横坐标表示弹簧的伸长量x 在坐标系中描出实验所测得的各组 x F 对应的点 用平滑的曲线连接起来 根据实验所得的图线 就可探知弹力大小与伸长量间的关系 三 实验器材轻弹簧 钩码 一盒 刻度尺 铁架台 三角板 重垂线 坐标纸 四 实验步骤 1 按图实 1安装实验装置 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0 2 在弹簧下悬挂一个钩码 平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力 图实 1 3 增加钩码的个数 重复上述实验过程 将数据填入表格 以F表示弹力 l表示弹簧的总长度 x l l0表示弹簧的伸长量 五 数据处理1 作图像以弹力F 大小等于所挂钩码的重力 为纵坐标 以弹簧的伸长量x为横坐标 用描点法作图 连接各点 得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线如图实 2所示 图实 2 六 注意事项 1 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 2 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 这样作出的图线更精确 3 测量弹簧的原长时要让它自然下垂 测弹簧长度时 一定要在弹簧竖直悬挂且处于静止状态时测量 以减小误差 4 测量有关长度时 应区别弹簧原长l0 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 5 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 6 描点画线时 所描的点不一定都落在一条曲线上 但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 描出的线不应是折线 而应是平滑的曲线 7 记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位 七 误差分析 1 本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差 为了减小误差 要尽量多测几组数据 2 弹簧竖直悬挂时 未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差 为了减小误差 实验中应使用轻质弹簧 八 它案设计 1 将弹簧放在一端带有定滑轮的光滑木板上 在水平方向上做实验 如图实 3所示 这样可避免弹簧重力对实验的影响 图实 3 2 利用计算机及传感器技术 将弹簧水平放置 且一端固定在传感器上 传感器与电脑相连 如图实 4所示 对弹簧施加变化的作用力 拉力或推力 时 电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像 分析图像得出结论 图实 4 例1 在 探究弹力与弹簧伸长的关系 实验中 以下说法正确的是 A 弹簧被拉伸时 不能超出它的弹性限度B 用悬挂砝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平衡状态C 用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量D 用几个不同的弹簧 分别测出几组拉力与伸长量 得出拉力与伸长量之比相等 解析 弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长 故C错误 做实验时要用同一个弹簧来测量 故D错误 所以正确选项为A B 答案 AB 例2 2011 安徽高考 为了测量某一弹簧的劲度系数 将该弹簧竖直悬挂起来 在自由端挂上不同质量的砝码 实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据 其对应点已在图实 5上标出 g 9 8m s2 图实 5 1 作出m l的关系图线 2 弹簧的劲度系数为 N m 解析 1 画一条直线尽量通过较多的点 如图所示 答案 1 见解析图 2 0 261 在0 248 0 262间均可 例3 17世纪英国物理学家胡克发现 在弹性限度内 弹簧的形变量与弹力成正比 这就是著名的胡克定律 受此启发 一学习小组同学研究 金属线材伸长量与拉力的关系 的探究过程如下 A 有同学认为 横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内 其伸长量与拉力成正比 与截面半径成反比 B 他们准备选用一些 由同种材料制成的不同长度 不同半径的线材 作为研究对象 用测距仪 传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律 以验证假设 C 通过实验取得如下数据 D 同学们对实验数据进行分析 归纳后 对他们的假设进行了补充完善 1 上述科学探究活动中 属于 制定计划 和 搜集证据 的环节分别是 2 请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确 若有错误或不足 请给予修正 解析 确定研究对象 选取实验器材属 制定计划 实验过程和测量数据属 搜集证据 研究伸长量x与拉力F 长度L 直径D的关系时 采用控制变量法 比如长度 直径不变 再研究伸长量与力的关系 这种方法称为控制变量法 这是物理实验中的一个重要研究方法 答案 1 BC 2 他们的假设不是全部正确 在弹性限度内 金属丝 杆 的伸长量与拉力成正比 与截面半径的平方成反比 还与金属丝 杆 的长度成正比 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全