实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系.pptx

图1 2.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.【实验器材】铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔.第1页/共23页【实验步骤】1.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.2.如图2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.图2 第2页/共23页3.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、x5.钩码个数钩码个数长度长度伸长量伸长量x弹力弹力F0 0l0 0=1 1l1 1=x1 1=l1 1-l0 0F1 1=2 2l2 2=x2 2=l2 2-l0 0F2 2=3 3l3 3=x3 3=l3 3-l0 0F3 3=第3页/共23页【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.2.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,如果不行则考虑二次函数.3.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.第4页/共23页【误差分析】1.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.2.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.3.描点、作图不准确.第5页/共23页【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.要注意观察,适可而止.2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上 描的点的间距尽可能大,这样作出的图线更精确.3.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.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.第6页/共23页 【例1】某同学用如图3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 图3 得数据列表如下:(重力加速度g=9.8 m/s2)典例剖析砝码质量砝码质量m/10/102 2 g0 01.001.002.002.003.003.004.004.005.005.006.006.007.007.00标尺刻度标尺刻度x/10/10-2-2 m15.0015.0018.9418.9422.8222.8226.7826.7830.6630.6634.6034.6042.0042.0054.5054.50第7页/共23页(1)根据所测数据,在图4坐标纸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.图4(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.这种规格弹簧劲度系数为_N/m.第8页/共23页思路点拨 (1)在坐标纸上描点，然后根据各点的分 布与走向,用平滑的曲线(或直线)连接各点.(2)满足胡克定律的应是图线中的直线部分.解析 (1)如图所示 第9页/共23页(2)根据图线可以看出，当m5.00102 g=0.5 kg 时,标尺刻度x与砝码质量m成一次函数关系,所以当F=mg4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k,则k=25 N/m.答案 (1)见解析 (2)04.9 N 25 第10页/共23页【例2】用一个支架、一根弹簧、一把直尺和一个已 知质量的钩码,来测定某个不太重的物体有多重,该 怎么做?解析 本题主要考查实验方法的拓展迁移能力.(1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上钩码(质量已 知为m),测出弹簧伸长x.(2)将钩码取下换上待测物体,测出弹簧伸长x.(3)待测物体的重力 答案 见解析 第11页/共23页一、选择题(1单选题,2双选题)1.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实 验中,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 钩码后测出弹簧伸长后的长度l,把l-l0作为弹簧的伸 长量x.这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画 出的图线可能是下图中的哪一个 ()素能提升第12页/共23页 解析 由于考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码 时,弹簧的伸长量x0,所以选C.答案 C第13页/共23页2.如图5甲所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感 器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力(拉力或 压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的 弹力大小的关系图象(如图乙).则下列判断正确的是 ()图5第14页/共23页A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是100 N/m D.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变解析 由乙图可知F=kx,即弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比,不与弹簧长度成正比,A错误.由F=kx可知,B说法正确;由 C错误;F-x图线的斜率对应弹簧的劲度系数,而x0和x0时的斜率相同,故D正确.答案 BD第15页/共23页二、非选择题3.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;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；第16页/共23页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.CBDAEFG第17页/共23页4.某同学在研究学习中,利用所学的知识解决了如下 问题：一轻弹簧竖直悬挂在某一深度为h=25.0 cm,且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分 位于筒内,但测力计可以与弹簧的下端接触),如图6 甲所示.如果本实验的长度测量工具只能测出筒的下 端弹簧的长度L.现要测出弹簧的原长L0和弹簧的劲 度系数,该同学通过改变L而测出对应的弹力F,作出 F-L变化的图线如图6乙所示,则弹簧的劲度系数为 _N/m,弹簧的原长L0=_cm.第18页/共23页 图6解析 根据胡克定律F=k(h+L-L0)=kL+k(h-L0),从图中知道当L=0时,F=10 N；当L=10 cm时,F=20 N；将其代入方程联立得k=100 N/m,L0=15.0 cm.答案 100 15.0第19页/共23页5.用纳米技术处理过的材料叫纳米材料,其性质与处 理前相比会发生很多变化.如机械性能会成倍地增 加,对光的反射能力会变得很低，熔点会大大地降 低,甚至有特殊的磁性质.现有一纳米合金丝,欲测 出其伸长量x与所受到的拉力F、长度L、截面直径 D的关系.(1)测量上述物理量需要的主要器材是:_、_、_等.(2)若实验中测量的数据如下表,根据这些数据请写 出x与F、L、D间的关系式：x=_.(若用到 比例系数,可用k表示)第20页/共23页(3)在研究并得到上述关系的过程中,主要运用的科学研究方法是_(只需写出一种).长度长度L/cm50.0050.00100.0100.0200.0200.050.050.00.0400.0400.200.200.400.400.800.8010.0010.000.0400.0400.400.400.800.801.601.605.005.000.0800.0800.100.100.200.200.400.40拉力F/N伸长量x/cm直径D/mm第21页/共23页解析 (2)由题目所给的数据分析可知：当力、直径 一定时,伸长量与长度成正比,当力、长度一定时,伸长量与直径成反比,当长度、直径一定时,伸长量与力成正比,有:x=kFL/D(取一组数据验证,式中的系数不为零)答案 (1)弹簧测力 计刻度尺 螺旋测微器 (3)控制变量法 (4)62.5返回 第22页/共23页谢谢您的观看！第23页/共23页