2019-2020年高三物理《第二章实验21》导学案.doc

2019-2020年高三物理第二章实验21导学案【实验步骤】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伸长状态时的长度l0，即原长如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5以弹力F(大小等于_)为纵坐标，以_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变化的图线以_为自变量，写出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得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义【数据处理】建立坐标系，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，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系；描点：描点时要留下痕迹；连线: 让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；根据图象做出结论：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意义【误差分析】弹簧拉力大小的不稳定会造成误差，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数可以提高实验的准确度尽量精确地测量弹簧的长度，也是减小实验误差的基本方法描点、作图不准确【注意事项】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意观察，适可而止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，以免增大误差描点画线时，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记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位【重点精析】数据处理是对原始实验记录的科学加工，通过数据处理，往往可以从一堆表面上难以察觉的、似乎毫无联系的数据中找出内在的规律在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法(1)列表法在记录和处理数据时，常常将数据列成表格数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律性的联系(2)作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均的效果.由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律(3)平均值法现行教材中只介绍算术平均值，即把测定的若干组数相加求和，然后除以测量次数必须注意，求平均值时应按原来测量仪器的准确度决定保留的位数【典型例题】【例题1】用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图（a）、（b）所示。这根金属管内径读数是 cm，外径读数是 cm，管壁的厚度是 cm。【例题2】一游标卡尺的主尺最小分度为1 mm,游标上有10个小等分刻度,现用此卡尺来测量工件的直径,如图所示,该工件的直径为 mm.【例题3】使用游标为10分度的游标卡尺,读数为1.06 cm时,它的游标尺上第 条刻线与主尺上的 mm刻线是对齐的?【例题4】在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度,为此人们在这些仪器上设计了一个可转动的圆盘,在圆盘的边缘标有刻度（称为主尺）, 圆盘外侧有一个固定不动的圆弧的游标尺,如图所示（图中画出了圆盘的一部分和游标尺）.圆盘上刻出对应的圆心角,游标尺上19对应的圆心角等分为10个格.试根据图中所示的情况读出此时游标上的“0”刻度线与圆盘的“0”刻度线之间所夹的角度为 .【例题5】以下是某同学所进行的“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验步骤:将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡时,弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度L1,并记录到表格中.再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组数据.以力F为纵坐标,以弹簧的长度x为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点.按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线（包括直线）.根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度x的关系,并得出实验结论.以上步骤有3处不合理,请将不合理的地方找出来并进行修正.【例题6】某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:（重力加速度g=9.8 m/s2）砝码质量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10-2 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50（1）根据所测数据,在右图上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为 N/m.【例题7】某同学做“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验。他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长X，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列所示图线的哪一个？( )【例题8】下表是某同学为探究弹簧弹力和伸长量的关系所测的几组数据.弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.305.086.899.8012.40（1）请你在图的坐标纸上作出F-x图线. （2）写出曲线所代表的函数式.（3）解释函数表达式中常量的物理意义.（4）若弹簧的原长为40 cm,并且以弹簧的总长为自变量,请你写出它的函数式.