高中物理 第3章 相互作用 第2节 形变与弹力(第2课时)实验探究弹力与弹簧伸长的关系课件 鲁科必修1.ppt
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1、第2课时实验:探究弹力与弹簧伸长的关系2021/8/11 星期三1填一填一、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、图象法、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。2021/8/11 星期三2填一填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,
2、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。4.求弹簧的劲度系数。弹簧的弹力F与其伸长量x成正比,比例系数即为弹簧的劲度系数;另外,在F-x图象中直线的斜率也等于弹簧的劲度系数。三、实验器材铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。2021/8/11 星期三3填一填四、实验步骤1.按图安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。2.在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。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
3、长量。2021/8/11 星期三4填一填2021/8/11 星期三5填一填五、数据处理1.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,如图所示。2.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据F-x图线的斜率求解,2021/8/11 星期三6填一填六、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一些,这样作出的图线精确。3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处
4、于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。4.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。5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。七、误差分析由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,存在较大的测量误差,另外由于弹簧自身的重力的影响,即当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样所作图线往往不过原点。2021/8/11 星期三7探究一探究二实验实验步步骤骤及及误误差分析差分析【例题1】导学号93960048如图所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1
5、)为完成实验,还需要的实验器材有。(2)实验中需要测量的物理量有。2021/8/11 星期三8探究一探究二(3)为完成该实验,设计的实验步骤如下:A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0;C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码;E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数;F.解释
6、函数表达式中常数的物理意义;G.整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:。2021/8/11 星期三9探究一探究二解析:(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量;(2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度);(3)根据完成实验的合理性可知,先后顺序为CBDAEFG。答案:(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力及对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)(3)CBDAEFG2021/8/11 星期三10探究一探究二变式训练1(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中,以下说法正确的是()A.弹簧被拉伸时,不能超出它的
7、弹性限度B.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,故选项C错误;对于同一个弹簧,其拉力与伸长量的比值,在弹性限度内相等,对于不同的弹簧,拉力与伸长量的比值不一定相同,故选项D错误。所以正确选项为A、B。答案:AB2021/8/11 星期三11探究一探究二2021/8/11 星期三12探究一探究二实验实验原理和数据原理和数据处处理理【例题2】导学号93960049某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的
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