(新课标安徽专版)《金版新学案》2021高三物理一轮复习-探究弹力和弹簧伸长的关系课件.ppt

第5讲实验二探究弹力和弹簧伸长的关系第一页，编辑于星期五：三点 二十八分。1探究弹力与弹簧伸长的定量关系2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据的科学方法第二页，编辑于星期五：三点 二十八分。1弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的2用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等3弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了第三页，编辑于星期五：三点 二十八分。轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，毫米刻度尺第四页，编辑于星期五：三点 二十八分。1如以下图，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.3在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1.第五页，编辑于星期五：三点 二十八分。钩码钩码个数个数刻度刻度伸伸长长量量x弹弹力力F0123 6L0L1L2L3 L6x1L1L0 x2L2L0 x3L3L0 x6L6L0F1F2F3 F6第六页，编辑于星期五：三点 二十八分。4.用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4、，并将所得数据记录在表格中5用xnLnL0计算出弹簧挂1个、2个、3个钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格6根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标第七页，编辑于星期五：三点 二十八分。7按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同8以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行那么考虑二次函数9解释函数表达式中常数的物理意义第八页，编辑于星期五：三点 二十八分。1实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度2要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据3本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点第九页，编辑于星期五：三点 二十八分。4如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横坐标，得到的不是正比例函数，关系较为复杂，因此最好用弹簧的伸长为横坐标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第十页，编辑于星期五：三点 二十八分。1钩码标值不准确，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第十一页，编辑于星期五：三点 二十八分。做“探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(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第十二页，编辑于星期五：三点 二十八分。C将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺D依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个钩码，并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，如果不行那么考虑二次函数第十三页，编辑于星期五：三点 二十八分。F解释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：_.【解析】根据实验的实验操作过程应先安装仪器，再挂钩码然后记录数据，分析数据，最后整理即可，排列先后顺序为：CBDAEFG.【答案】CBDAEFG第十四页，编辑于星期五：三点 二十八分。(2021年日照模拟)利用如以以下图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验所用的钩码每只的质量为30 g实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中(弹力始终未超过弹性限度，取g10 m/s2)第十五页，编辑于星期五：三点 二十八分。(1)在以以下图坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线记录记录数据数据组组123456钩码总质钩码总质量量(g)0306090120150弹弹簧簧总长总长(cm)6.007.118.209.3110.4011.52第十六页，编辑于星期五：三点 二十八分。(2)由图线求得该弹簧的劲度系数k_N/m.(保存两位有效数字)【解析】(1)弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图线如以以下图所示第十七页，编辑于星期五：三点 二十八分。(2)弹簧的劲度系数k等于Fx关系图线的斜率，故第十八页，编辑于星期五：三点 二十八分。通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A，现 为k2、C段的劲度系数为k3，关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜测第十九页，编辑于星期五：三点 二十八分。甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k1k2k3乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1k2k2k3第二十页，编辑于星期五：三点 二十八分。(1)为了验证猜测，可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有_(2)简要写出实验步骤(3)上图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？第二十一页，编辑于星期五：三点 二十八分。【解析】(1)刻度尺、质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计)(2)实验步骤：将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB.在弹簧B的下端挂上钩码，记下钩码的个数(如n个)并用刻度尺测量弹簧的长度L1.出Fmg计算弹簧的弹力；由xL1LB计算出弹簧的伸长量由k 计算弹簧的劲度系数第二十二页，编辑于星期五：三点 二十八分。改变钩码的个数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值比较k1、k2、k3得到结论(3)同一根弹簧上截下的几段，越短的段，劲度系数越大(或越长的段，劲度系数越小)第二十三页，编辑于星期五：三点 二十八分。1一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如以下图以下表述正确的选项是()Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比第二十四页，编辑于星期五：三点 二十八分。【解析】图象的横轴截距表示弹簧的长度，A错误，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C错误，图象不过原点，D错误【答案】B第二十五页，编辑于星期五：三点 二十八分。2在“探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，有如下一些步骤A在弹簧下端挂上一个钩码，观察指针所指位置，测出弹簧的伸长x1B将弹簧固定悬挂在金属横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，观察弹簧指针所指位置，并记下该位置C在坐标纸上建立平面直角坐标系，以F为纵坐标、x为横坐标，根据实验数据，选定两坐标轴适当的标度D将各组实验数据在平面坐标上进行描点，观察点的分布与走势，用平滑曲线作出反映F和x对应规律的图象第二十六页，编辑于星期五：三点 二十八分。E将铁架台放在水平实验桌上，将金属横杆水平固定在铁架台上F给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码，分别观察指针所指的位置，测出对应的伸长x2、x3G根据图象和数据做出结论并整理仪器实验中合理实验步骤排序为()AEBAFCDGBEBAFDCGCEBFCADG DEAFBCDG【答案】A第二十七页，编辑于星期五：三点 二十八分。3某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如上图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)第二十八页，编辑于星期五：三点 二十八分。由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.【答案】1050第二十九页，编辑于星期五：三点 二十八分。4某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中(弹簧始终在弹性限度内)测测量次序量次序123456弹弹簧簧弹弹力大小力大小F/N00.490.981.471.962.45弹弹簧簧总长总长x/cm67.168.349.4810.8511.75第三十页，编辑于星期五：三点 二十八分。(1)根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，请把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出Fx图线第三十一页，编辑于星期五：三点 二十八分。(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是_(3)该弹簧的劲度系数k_.(保存两位有效数字)第三十二页，编辑于星期五：三点 二十八分。【答案】(1)图线如以下图(2)弹簧的原长(3)42 N/m 第三十三页，编辑于星期五：三点 二十八分。