实验2实验二 探究弹力与弹簧伸长的关系.ppt

实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实验2实验二 探究弹力与弹簧伸长的关系 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破注意事项注意事项1安装实验装置：安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2不不要要超超过过弹弹性性限限度度：实实验验中中弹弹簧簧下下端端挂挂的的钩钩码码不不要要太太多多，以免超过弹簧的弹性限度。以免超过弹簧的弹性限度。3尽尽量量多多测测几几组组数数据据：要要使使用用轻轻质质弹弹簧簧，且且要要尽尽量量多多测测几几组组数据。数据。4观察所描点的走向：观察所描点的走向：不要画折线。不要画折线。5统统一一单单位位：记记录录数数据据时时要要注注意意弹弹力力及及弹弹簧簧伸伸长长量量的的对对应应关关系及单位。系及单位。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破误差分析误差分析1钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差。2画图时描点及连线不准确也会带来误差。画图时描点及连线不准确也会带来误差。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破例例1如如图图1甲甲所所示示，用用铁铁架架台台、弹弹簧簧和和多多个个已已知知质质量量且且质质量量相相等等的的钩钩码码探探究究在在弹弹性性限限度度内内弹弹簧簧弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系。系。热点一实验原理与实验操作热点一实验原理与实验操作实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破(1)为完成实验，还需要的实验器材有：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：实验中需要测量的物理量有：_。(3)图图乙乙是是弹弹簧簧弹弹力力F与与弹弹簧簧伸伸长长量量x的的Fx图图线线，由由此此可可求求出出弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_N/m。图图线线不不过过原原点点的的原原因因是是由由于于_。(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：为完成该实验，设计的实验步骤如下：A以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为横横坐坐标标，以以弹弹力力为为纵纵坐坐标标，描描出出各各组组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；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记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破C将将铁铁架架台台固固定定于于桌桌子子上上，并并将将弹弹簧簧的的一一端端系系于于横横梁梁上上，在在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D依依次次在在弹弹簧簧下下端端挂挂上上1个个、2个个、3个个、4个个钩钩码码，并并分分别别记记下下钩钩码码静静止止时时弹弹簧簧下下端端所所对对应应的的刻刻度度，并并记记录录在在表表格格内内，然然后取下钩码；后取下钩码；E以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为自自变变量量，写写出出弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系式式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F解释函数表达式中常数的物理意义；解释函数表达式中常数的物理意义；G整理仪器。整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破解解析析(1)根根据据实实验验原原理理可可知知还还需需要要刻刻度度尺尺来来测测量量弹弹簧簧原原长长和和形形变变量量；(2)根根据据实实验验原原理理，实实验验中中需需要要测测量量的的物物理理量量有有弹弹簧簧的的原原长长、弹弹簧簧挂挂不不同同个个数数的的钩钩码码时时所所对对应应的的伸伸长长量量(或或对对应应的的弹弹簧簧长长度度)；(3)取取图图像像中中(0.5,0)和和(3.5,6)两两个个点点，代代入入Fkx可可得得k200 N/m，由由于于弹弹簧簧自自重重的的原原因因，使使得得弹弹簧簧不不加加外外力力时时就就有有形形变变量量。(4)根根据据完完成成实实验验的的合合理理性性可可知知先先后后顺顺序序为为CBDAEFG。答答案案(1)刻刻度度尺尺(2)弹弹簧簧原原长长、弹弹簧簧挂挂不不同同个个数数的的钩钩码码时时所所对对应应的的伸伸长长量量(或或对对应应的的弹弹簧簧长长度度)(3)200弹弹簧簧自自身身存存在在重重力力(4)CBDAEFG实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破(1)实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。实验中不能挂过多的钩码，使弹簧超过弹性限度。(2)作作图图像像时时，不不要要连连成成“折折线线”，而而应应尽尽量量让让坐坐标标点点落落在在直直线上或均匀分布在两侧。线上或均匀分布在两侧。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破变式训练变式训练1(1)在在“探探究究弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系”的的实实验验中中，以以下下说说法正确的是法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用用悬悬挂挂钩钩码码的的方方法法给给弹弹簧簧施施加加拉拉力力，应应保保证证弹弹簧簧位位于于竖竖直位置且处于平衡状态直位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用用几几个个不不同同的的弹弹簧簧，分分别别测测出出几几组组拉拉力力与与伸伸长长量量，得得出拉力与伸长量之比相等出拉力与伸长量之比相等实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破(2)某某同同学学做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系”的的实实验验，他他先先把把弹弹簧簧平平放放在在桌桌面面上上使使其其自自然然伸伸长长，用用直直尺尺测测出出弹弹簧簧的的原原长长L0，再再把把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂起起来来，挂挂上上钩钩码码后后测测出出弹弹簧簧伸伸长长后后的的长长度度L，把把LL0作作为为弹弹簧簧的的伸伸长长量量x，这这样样操操作作，由由于于弹弹簧簧自自身身重重力的影响，最后画出的图线可能是下列选项中的力的影响，最后画出的图线可能是下列选项中的()实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破解解析析(1)实实验验中中应应以以所所研研究究的的一一根根弹弹簧簧为为实实验验对对象象，在在弹弹性性限限度度内内通通过过增增减减钩钩码码的的数数目目来来改改变变对对弹弹簧簧的的拉拉力力，以以探探究究弹弹力力和弹簧伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选和弹簧伸长量的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B。(2)由由于于考考虑虑到到弹弹簧簧自自身身重重力力的的影影响响，当当不不挂挂钩钩码码时时，弹弹簧簧的的伸长量伸长量x0所以选所以选C。答案答案(1)AB(2)C实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破例例2(2014新新课课标标全全国国卷卷，23)某某实实验验小小组组探探究究弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k与与其其长长度度(圈圈数数)的的关关系系。实实验验装装置置如如图图2所所示示：一一均均匀匀长长弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂，7个个指指针针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分分别别固固定定在在弹弹簧簧上上距距悬悬点点0、10、20、30、40、50、60圈圈处处；通通过过旁旁边边竖竖直直放放置置的的刻刻度度尺尺，可可以以读读出出指指针针的的位位置置，P0指指向向0刻刻度度。设设弹弹簧簧下下端端未未挂挂重重物物时时，各各指指针针的的位位置置记记为为x0;挂挂有有质质量量为为0.100 kg的的砝砝码码时时，各各指指针针的的位位置置记记为为x。测测量量结结果果及及部部分分计计算算结结果果如如下下表表所所示示(n为为弹弹簧簧的的圈圈数数，取取重重力力加加速速度度为为9.80 m/s2)。已已知知实实验验所所用用弹弹簧簧总总圈圈数数为为60，整整个弹簧的自由长度为个弹簧的自由长度为11.88 cm。热点二数据处理及误差分析热点二数据处理及误差分析实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破(3)图图3中中画画出出的的直直线线可可近近似似认认为为通通过过原原点点。若若从从实实验验中中所所用用的的弹弹簧簧截截取取圈圈数数为为n的的一一段段弹弹簧簧，该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k与与其其圈圈数数n的的关关系系的的表表达达式式为为k_N/m；该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数k与与其其自由长度自由长度l0(单位为单位为m)的关系的表达式为的关系的表达式为k_N/m。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破变式训练变式训练22015福福建建理理综综，19(1)某某同同学学做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量的关系量的关系”的实验。的实验。图图4甲甲是是不不挂挂钩钩码码时时弹弹簧簧下下端端指指针针所所指指的的标标尺尺刻刻度度，其其示示数数为为7.73 cm；图图乙乙是是在在弹弹簧簧下下端端悬悬挂挂钩钩码码后后指指针针所所指指的的标标尺刻度，此时弹簧的伸长量尺刻度，此时弹簧的伸长量l为为_cm；实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破本本实实验验通通过过在在弹弹簧簧下下端端悬悬挂挂钩钩码码的的方方法法来来改改变变弹弹簧簧的的弹弹力力，关关于于此此操操作作，下下列列选选项项中中规规范范的的做做法法是是_；(填填选选项项前前的字母的字母)A逐逐一一增增挂挂钩钩码码，记记下下每每增增加加一一只只钩钩码码后后指指针针所所指指的的标标尺尺刻刻度和对应的钩码总重度和对应的钩码总重B随随意意增增减减钩钩码码，记记下下增增减减钩钩码码后后指指针针所所指指的的标标尺尺刻刻度度和和对对应的钩码总重应的钩码总重图图丙丙是是该该同同学学描描绘绘的的弹弹簧簧的的伸伸长长量量l与与弹弹力力F的的关关系系图图线线，图图线线的的AB段段明明显显偏偏离离直直线线OA，造造成成这这种种现现象象的的主主要要原原因因是是_。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破解解析析由由题题图图乙乙知知，读读数数为为14.66 cm，所所以以弹弹簧簧伸伸长长量量l(14.667.73)cm6.93 cm。若若随随意意增增减减砝砝码码，作作图图不不方方便便，有有可可能能会会超超出出弹弹簧簧的的弹弹性性限限度度，所所以以应应逐逐一一增增挂挂钩钩码码，选选项项A正正确确。由由题题图图丙丙知知AB段段弹弹簧簧伸伸长长量量与与弹弹力力不不成成线线性性关关系系，是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。答案答案6.93A钩码重力超过弹簧的弹性限度钩码重力超过弹簧的弹性限度实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破以以本本实实验验为为背背景景，通通过过改改变变实实验验条条件件、实实验验仪仪器器设设置置题题目目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。1将将弹弹簧簧水水平平放放置置或或穿穿过过一一根根水水平平光光滑滑的的直直杆杆，在在水水平平方方向向做实验，消除了弹簧自重的影响。做实验，消除了弹簧自重的影响。2弹簧的弹力直接由力传感器测得。弹簧的弹力直接由力传感器测得。热点三实验的改进与创新热点三实验的改进与创新实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破例例3用用如如图图5甲甲所所示示的的实实验验装装置置研研究究弹弹簧簧的的弹弹力力与与形形变变量量之之间间的的关关系系。轻轻弹弹簧簧上上端端固固定定一一个个力力传传感感器器，然然后后固固定定在在铁铁架架台台上上，当当用用手手向向下下拉拉伸伸弹弹簧簧时时，弹弹簧簧的的弹弹力力可可从从传传感感器器读读出出。用用刻刻度度尺尺可可以以测测量量弹弹簧簧原原长长和和伸伸长长后后的的长长度度，从从而而确定伸长量。测量数据如表格所示：确定伸长量。测量数据如表格所示：伸长量伸长量x/102 m2.004.006.008.0010.00弹力弹力F/N1.502.934.555.987.50实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破(1)以以x为为横横坐坐标标，F为为纵纵坐坐标标，在在图图乙乙的的坐坐标标纸纸上上描描绘绘出出能能够够正确反应弹力与伸长量关系的图线。正确反应弹力与伸长量关系的图线。(2)由由图图线线求求得得该该弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_(保保留留两两位位有有效效数数字字)。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破解解析析横横轴轴表表示示伸伸长长量量x，纵纵轴轴表表示示弹弹力力F，按按照照表表格格数数据据，描描点画图，得到一条直线，图像斜率代表弹簧劲度系数。点画图，得到一条直线，图像斜率代表弹簧劲度系数。答案答案(1)如图如图(2)75 N/m实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破变式训练变式训练3(2016陕陕西西延延安安质质检检)用用如如图图6所所示示的的装装置置测测定定弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数，被被测测弹弹簧簧一一端端固固定定于于A点点，另另一一端端B用用细细绳绳绕绕过过定定滑滑轮轮挂挂钩钩码码，旁旁边边竖竖直直固固定定一一最最小小刻刻度度为为mm的的刻刻度度尺尺，当当挂挂两两个个钩钩码码时时，绳绳上上一一定定点点P对对应应刻刻度度如如图图乙乙中中ab虚虚线线所所示示，再再增增加加一一个个钩钩码码后后，P点点对对应应刻刻度度如如图图乙乙中中cd虚虚线线所所示示，已已知知每每个个钩钩码码质质量量为为50 g，重重力力加加速速度度g9.8 m/s2，则则被被测测弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_ N/m。挂挂三三个个钩钩码码时时弹弹簧簧的的形形变变量为量为_cm。实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破实实 验验 基基 础础热热 点点 突突 破破