导学教程高考物理总复习 第二章 相互作用 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件 新人教.ppt

实验二实验二探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系2021/8/8 星期日1【实验目的实验目的】1探究弹力和弹簧伸长的定量关系。探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2学会用列表法和图象法处理实验数据。学会用列表法和图象法处理实验数据。【实验原理实验原理】1如如图实图实1所示，在所示，在弹弹簧下端簧下端悬悬挂挂钩码时钩码时弹弹簧会伸簧会伸长长，平衡，平衡时弹时弹簧簧产产生的生的弹弹力与所挂力与所挂钩码钩码的的重力大小相等。重力大小相等。课前预习课前预习基础落实基础落实2021/8/8 星期日2图实图实12弹弹簧簧的的长长度度可可用用刻刻度度尺尺直直接接测测出出，伸伸长长量量可可以以由由拉拉长长后后的的长长度度减减去去弹弹簧簧原原来来的的长长度度进进行行计计算算。这这样样就就可可以以研研究究弹弹簧簧的的弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量之之间间的定量关系了。的定量关系了。2021/8/8 星期日3【实验器材实验器材】铁铁架架台台、弹弹簧簧、毫毫米米刻刻度度尺尺、钩钩码码若若干干、三三角角板板、坐坐标纸标纸、重垂、重垂线线、铅铅笔。笔。【实验过程实验过程】一、一、实验实验步步骤骤1将将弹弹簧簧的的一一端端挂挂在在铁铁架架台台上上，让让其其自自然然下下垂垂，用刻度尺用刻度尺测测出出弹弹簧自然伸簧自然伸长长状状态时态时的的长长度度l0，即原，即原长长。2如如图图实实2所所示示，在在弹弹簧簧下下端端挂挂质质量量为为m1的的钩钩码码，量量出出此此时时弹弹簧簧的的长长度度l1，记记录录m1和和l1，填填入入自己自己设计设计的表格中。的表格中。2021/8/8 星期日4图实图实23改改变变所所挂挂钩钩码码的的质质量量，量量出出对对应应的的弹弹簧簧长长度度，记记录录m2、m3、m4、m5和和相相应应的的弹弹簧簧长长度度l2、l3、l4、l5，并得出每次，并得出每次弹弹簧的伸簧的伸长长量量x1、x2、x3、x4、x5。2021/8/8 星期日5钩码钩码个数个数 长长度度伸伸长长量量x 钩码质钩码质量量m 弹弹力力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l3x3l3l0m3F3 2021/8/8 星期日6二、数据处理二、数据处理1 1以以弹弹力力F F(大大小小等等于于所所挂挂钩钩码码的的重重力力)为为纵纵坐坐标标，以以弹弹簧簧的的伸伸长长量量x x为为横横坐坐标标，用用描描点点法法作作图图。连连接接各各点，得出点，得出弹弹力力F F随随弹弹簧伸簧伸长长量量x x变变化的化的图线图线。2 2以以弹弹簧簧的的伸伸长长量量为为自自变变量量，写写出出曲曲线线所所代代表表的的函函数数。首首先先尝尝试试一一次次函函数数，如如果果不不行行则则考考虑虑二二次次函函数。数。3 3得得出出弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长之之间间的的定定量量关关系系，解解释释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义义。2021/8/8 星期日7【误差分析误差分析】1 1弹弹簧簧拉拉力力大大小小的的不不稳稳定定会会造造成成误误差差。因因此此，使使弹弹簧簧的的悬悬挂挂端端固固定定，另另一一端端通通过过悬悬挂挂钩钩码码来来充充当当对对弹弹簧的拉力，待簧的拉力，待稳稳定后再定后再读读数可以提高数可以提高实验实验的准确度。的准确度。2 2弹弹簧簧长长度度的的测测量量，是是本本实实验验的的主主要要误误差差来来源源。所以，所以，测测量量时时尽量精确地尽量精确地测测量量弹弹簧的簧的长长度。度。2021/8/8 星期日8【注意事项注意事项】1 1所所挂挂钩钩码码不不要要过过重重，以以免免弹弹簧簧被被过过分分拉拉伸伸，超出它的超出它的弹弹性限度，要注意性限度，要注意观观察，适可而止。察，适可而止。2 2每每次次所所挂挂钩钩码码的的质质量量差差尽尽量量大大一一些些，从从而而使使坐坐标标上描的点尽可能稀，上描的点尽可能稀，这样这样作出的作出的图线图线更精确。更精确。3 3测测弹弹簧簧长长度度时时，一一定定要要在在弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂且且处处于平衡状于平衡状态时测态时测量，以免增大量，以免增大误误差。差。2021/8/8 星期日94描描点点画画线线时时，所所描描的的点点不不一一定定都都落落在在一一条条曲曲线线上，但上，但应应注意一定要使各点均匀分布在曲注意一定要使各点均匀分布在曲线线的两的两侧侧。5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系及关系及单单位。位。2021/8/8 星期日10课堂互动课堂互动考点突破考点突破考点一实验原理与操作考点一实验原理与操作例例1(2016临临沂沂模模拟拟)如如图图实实3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限度内性限度内弹弹簧簧弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系。量的关系。2021/8/8 星期日11图实图实3(1)为为 完完 成成 实实 验验，还还 需需 要要 的的 实实 验验 器器 材材 有有_。(2)实实 验验 中中 需需 要要 测测 量量 的的 物物 理理 量量 有有_。2021/8/8 星期日12(3)(3)图图实实3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)为为完成完成该实验该实验，设计设计的的实验实验步步骤骤如下：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，描出各描出各组组(x，F)对应对应的点，并用平滑的曲的点，并用平滑的曲线连线连接起来；接起来；2021/8/8 星期日13B记记下下弹弹簧簧不不挂挂钩钩码码时时其其下下端端的的刻刻度度尺尺上上的的刻刻度度l0；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横梁上，在于横梁上，在弹弹簧附近簧附近竖竖直固定一把刻度尺；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，并并记录记录在表格内，然后取下在表格内，然后取下钩码钩码；2021/8/8 星期日14E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伸伸长长量量的的关关系系式式。首首先先尝尝试试写写成成一一次次函函数数，如如果果不不行行，则则考考虑虑二次函数；二次函数；F解解释释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义义；G整理整理仪仪器。器。请请将将以以上上步步骤骤按按操操作作的的先先后后顺顺序序排排列列出出来来：_。2021/8/8 星期日15 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、弹弹簧簧所所受受外外力力与与对对应应的的伸伸长长量量(或或与与弹弹簧簧对对应应的的长长度度)；(3)取取图图象象中中(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影影响响，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、弹弹簧簧所所受受外外力力与与对对应应的的伸伸长长量量(或或与与对对应应的的长长度度)(3)200弹弹簧簧自自重重(4)CBDAEFG2021/8/8 星期日16规规律律总结总结实实验验中中要要选选取取轻轻弹弹簧簧，尽尽可可能能减减小小弹弹簧簧重重力力产产生的影响。生的影响。根根据据胡胡克克定定律律，弹弹簧簧的的弹弹力力与与弹弹簧簧的的伸伸长长量量成成正正比比，因因而而实实验验中中需需做做Fx图图象象，其其中中x为为弹弹簧簧的的伸伸长量。长量。2021/8/8 星期日171(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，以下中，以下说说法正确的是法正确的是A弹弹簧被拉伸簧被拉伸时时，不能超出它的，不能超出它的弹弹性限度性限度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位于簧位于竖竖直位置且直位置且处处于平衡状于平衡状态态C用直尺用直尺测测得得弹弹簧的簧的长长度即度即为弹为弹簧的伸簧的伸长长量量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，得出拉力与伸量，得出拉力与伸长长量之比相等量之比相等2021/8/8 星期日18(2)(2)某同学做某同学做“探究探究弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系量的关系”的的实验实验，他先把，他先把弹弹簧平放在桌面上使其自然伸簧平放在桌面上使其自然伸长长，用直尺，用直尺测测出出弹弹簧的原簧的原长长L0，再把，再把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂起来，挂上挂起来，挂上钩码钩码后后测测出出弹弹簧伸簧伸长长后的后的长长度度L，把，把LL0作作为弹为弹簧的伸簧的伸长长量量x，这样这样操作，由于操作，由于弹弹簧自身重力的影响，最后画出的簧自身重力的影响，最后画出的图线图线可能是可能是图图中的中的2021/8/8 星期日19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，以以探探索索弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系，并并且且拉拉力和重力平衡，所以选力和重力平衡，所以选A、B。(2)由由于于考考虑虑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，弹簧的伸长量时，弹簧的伸长量x0，所以选，所以选C。答案答案(1)AB(2)C2021/8/8 星期日20考点二实验数据的处理考点二实验数据的处理例例2(2014浙浙江江理理综综)在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长的的关关系系”时时，某某同同学学把把两两根根弹弹簧簧如如图图实实4连连接接起来起来进进行探究。行探究。(1)某某次次测测量量如如图图实实5所所示示，指指针针示示数数为为_cm。2021/8/8 星期日21图实图实4 图实图实52021/8/8 星期日22(2)在在弹弹性性限限度度内内，将将50 g的的钩钩码码逐逐个个挂挂在在弹弹簧簧下下端端，得得到到指指针针A、B的的示示数数LA和和LB如如表表所所示示。用用表表中中数数据据计计算算弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_N/m(重重力力加加速速度度g10 m/s2)。由由表表中中数数据据_(填填“能能”或或“不不能能”)计计算出算出弹弹簧簧的的劲劲度系数。度系数。钩码钩码数数1234LA/cm 15.71 19.71 23.66 27.76LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.362021/8/8 星期日23答答案案(1)15.9516.05(有有效效数数字字位位数数正正确确)(2)(12.2012.80均可均可)能能2021/8/8 星期日242某某实实验验小小组组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时时，先先把把弹弹簧簧平平放放在在桌桌面面上上，用用刻刻度度尺尺测测出出弹弹簧簧的的原原长长L04.6 cm，再再把把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂起起来来，在在下下端端挂挂钩钩码码，每每增增加加一一个个钩钩码码均均记记下下对对应应的的弹弹簧簧长长度度x，数数据据记录记录如下表所示。如下表所示。钩码钩码个数个数12345弹弹力力F/N1.02.03.04.05.0弹弹簧簧长长度度x/cm7.09.011.013.015.02021/8/8 星期日25图实图实6(1)根据表中数据在根据表中数据在图实图实6中作出中作出Fx图线图线；(2)由由 此此 图图 线线 可可 得得，该该 弹弹 簧簧 劲劲 度度 系系 数数 k_N/m；(3)图图 线线 与与 x轴轴 的的 交交 点点 坐坐 标标 大大 于于 L0的的 原原 因因 是是_。2021/8/8 星期日26答案答案(1)如图所示如图所示(2)50(3)弹簧自身重力的影响弹簧自身重力的影响2021/8/8 星期日27考点三创新实验设计考点三创新实验设计本本实实验验的的系系统统误误差差来来自自弹弹簧簧的的重重力力，所所以以改改进进实实验验的思路的思路应该应该是尽可能减小是尽可能减小弹弹簧自身重力的影响。簧自身重力的影响。1 1可可以以是是将将弹弹簧簧穿穿过过一一根根水水平平光光滑滑的的杆杆，在在水水平方向做平方向做实验实验。2 2利利用用计计算算机机及及传传感感器器技技术术，将将弹弹簧簧水水平平放放置置，且且一一端端固固定定在在传传感感器器上上，传传感感器器与与计计算算机机相相连连，对对弹弹簧簧施施加加变变化化的的作作用用力力(拉拉力力或或推推力力)时时，计计算算机机上上得得到到弹弹簧簧弹弹力力和和弹弹簧簧形形变变量量的的关关系系图图象象(如如图图实实7 7甲甲、乙所示乙所示)，分析，分析图图象得出象得出结论结论。2021/8/8 星期日28图实图实72021/8/8 星期日29例例3(2016重重庆庆质质检检)某某同同学学在在研研究究性性学学习习中中，利利用用所所学学的的知知识识解解决决了了如如下下问问题题：一一轻轻弹弹簧簧一一端端固固定定于于某某一一深深度度为为h0.25 m、且且开开口口向向右右的的小小筒筒中中(没没有有外外力力作作用用时时弹弹簧簧的的另另一一部部分分位位于于筒筒内内)，如如图图实实8甲甲所所示示，如如果果本本实实验验的的长长度度测测量量工工具具只只能能测测量量出出距距筒筒口口右右端端弹弹簧簧的的长长度度l，现现要要测测出出弹弹簧簧的的原原长长l0和和弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数，该该同同学学通通过过改改变变挂挂钩钩码码的的个个数数来来改改变变l，作出作出Fl变变化的化的图线图线如如图实图实8乙所示。乙所示。2021/8/8 星期日30图实图实8(1)由此由此图线图线可得出的可得出的结论结论是是_；(2)弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_ N/m，弹弹簧簧的的原原长长l0_ m；2021/8/8 星期日31 (3)(3)该该同同学学实实验验时时，把把弹弹簧簧水水平平放放置置与与弹弹簧簧悬悬挂挂放放置置相相比比较较，优优点点在在于于_；缺缺点点在在于于_。解解析析(1)在在弹弹性性限限度度内内，弹弹力力与与弹弹簧簧的的伸伸长长量量成正比。成正比。(2)由由Fkx和和乙乙图图可可知知：(3010)k20102所以所以k100 N/m由乙图可知由乙图可知F20 N时，时，l10 cm0.1 m，2021/8/8 星期日32所以所以20k(0.10.25l0)，即即l00.15 m。(3)优优点点是是避避免免弹弹簧簧自自身身重重力力对对实实验验的的影影响响，缺缺点点是是弹弹簧簧与与筒筒及及绳绳子子与与滑滑轮轮间间存存在在的的摩摩擦擦会会造造成成实实验验误差。误差。答案答案见见解析解析2021/8/8 星期日332021/8/8 星期日349、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/11/262022/11/262022/11/2611/26/2022 5:22:44 PM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/11/262022/11/262022/11/26Nov-2226-Nov-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/11/262022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202214、他乡生白发，旧国见青山。26 十一月 20222022/11/262022/11/262022/11/2615、比不了得就不比，得不到的就不要。十一月 222022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202216、行动出成果，工作出财富。2022/11/262022/11/2626 November 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/269、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/11/262022/11/262022/11/2611/26/2022 5:22:44 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/11/262022/11/262022/11/26Nov-2226-Nov-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/11/262022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十一月 20222022/11/262022/11/262022/11/2615、楚塞三湘接，荆门九派通。十一月 222022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/11/262022/11/2626 November 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/269、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/11/262022/11/262022/11/2611/26/2022 5:22:44 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/11/262022/11/262022/11/26Nov-2226-Nov-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/11/262022/11/262022/11/26Saturday,November 26,202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。26 十一月 20222022/11/262022/11/262022/11/2615、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十一月 222022/11/262022/11/262022/11/2611/26/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/11/262022/11/2626 November 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2022/11/262022/11/262022/11/262022/11/26MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉2021/8/8 星期日35