2016版《全程复习方略》高考物理（全国通用）总复习配套课件实验二探究弹力和弹簧伸长的关系ppt.ppt

在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么实验二探究弹力和弹簧伸长的关系在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么实验实验目的和器材目的和器材实验实验原理原理实验实验目的目的1.1.探究探究弹弹力和力和弹弹簧伸簧伸长长的定量的定量关系。关系。2.2.学会用列表法和学会用列表法和图图像法像法处处理理实验实验数据。数据。1.1.在在弹弹簧下端簧下端悬悬挂挂钩码时弹钩码时弹簧会簧会伸伸长长,平衡平衡时弹时弹簧簧产产生的生的弹弹力与所力与所挂挂钩码钩码的重力大小相等。的重力大小相等。2.2.弹弹簧的簧的长长度可用刻度尺直接度可用刻度尺直接测测出出,伸伸长长量可以由拉量可以由拉长长后的后的长长度减度减去去弹弹簧原来的簧原来的长长度度进进行行计计算。算。这这样样就可以研究就可以研究弹弹簧的簧的弹弹力和力和弹弹簧簧伸伸长长量之量之间间的定量关系了。的定量关系了。实验实验器材器材铁铁架台、毫米刻度尺、架台、毫米刻度尺、弹弹簧、簧、钩码钩码若干、三角板、若干、三角板、铅铅笔、重笔、重垂垂线线、坐、坐标纸标纸。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【实验过程】【实验过程】一、一、实验实验步步骤骤1.1.仪仪器安装：如器安装：如图图所示所示,将将铁铁架台放在桌面上架台放在桌面上(固定固定好好),),将将弹弹簧的一端固定于簧的一端固定于铁铁架台的横梁上架台的横梁上,在靠近在靠近弹弹簧簧处处将刻度尺将刻度尺(最小分度最小分度为为1mm)1mm)固定于固定于铁铁架台上架台上,并用重垂并用重垂线检查线检查刻度尺是否刻度尺是否竖竖直。直。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么2.2.测测量与量与记录记录：(1)(1)记记下下弹弹簧下端不挂簧下端不挂钩码时钩码时所所对应对应的刻度的刻度l0 0,即即弹弹簧的原簧的原长长。(2)(2)在在弹弹簧下端挂上簧下端挂上钩码钩码,待待钩码钩码静止静止时测时测出出弹弹簧的簧的长长度度l,求出求出弹弹簧的伸簧的伸长长量量x x和所受的外力和所受的外力F(F(等于所挂等于所挂钩码钩码的重力的重力)。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(3)(3)改改变变所挂所挂钩码钩码的数量的数量,重复上述重复上述实验实验,要尽量多要尽量多测测几几组组数据数据,将所将所测测数数据填写在下列表格中。据填写在下列表格中。记录记录表：表：弹弹簧原簧原长长l0 0=cmcm。次数次数内容内容1 12 23 34 45 56 6拉力拉力F/NF/N弹弹簧簧总长总长/cm/cm弹弹簧伸簧伸长长量量/cm/cm在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么二、数据二、数据处处理理1.1.以以弹弹力力F(F(大小等于所挂大小等于所挂钩码钩码的重力的重力)为纵为纵坐坐标标,以以弹弹簧的伸簧的伸长长量量x x为为横横坐坐标标,用描点法作用描点法作图图,连连接各点得出接各点得出弹弹力力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.以以弹弹簧的伸簧的伸长长量量为为自自变变量量,写出写出图线图线所代表的函数表达式所代表的函数表达式,并解并解释释函函数表达式中常数的物理意数表达式中常数的物理意义义。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【误误差分析】差分析】1.1.系系统误统误差：差：钩码标值钩码标值不准确和不准确和弹弹簧自身重力的影响造成系簧自身重力的影响造成系统误统误差。差。2.2.偶然偶然误误差：差：产产生原因生原因减小方法减小方法弹弹簧拉力大小簧拉力大小的不的不稳稳定定弹弹簧一端固定簧一端固定,另一端通另一端通过悬过悬挂挂钩码钩码来充当来充当对弹对弹簧的簧的拉力拉力,待待稳稳定后再定后再读读数数弹弹簧簧长长度度测测量量不准不准固定刻度尺固定刻度尺,多多测测几次几次描点、作描点、作图图不不准准坐坐标轴标轴的的标标度尽量大一些度尽量大一些,描描线时让线时让尽可能多的点落尽可能多的点落在在线线上或均匀分布于上或均匀分布于线线的两的两侧侧在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【注意事【注意事项项】1.1.所挂所挂钩码钩码不要不要过过重重,以免以免弹弹簧被簧被过过分拉伸分拉伸,超出它的超出它的弹弹性限度性限度,要注意要注意观观察察,适可而止。适可而止。2.2.每次所挂每次所挂钩码钩码的的质质量差适当大一些量差适当大一些,从而使坐从而使坐标标点的点的间间距尽可能大距尽可能大,这样这样作出的作出的图线图线准确度更高一些。准确度更高一些。3.3.测弹测弹簧簧长长度度时时,一定要在一定要在弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂且挂且处处于于稳稳定状定状态时测态时测量量,以免以免增大增大误误差。差。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么4.4.描点画描点画线时线时,所描的点不一定都落在一条直所描的点不一定都落在一条直线线上上,但但应应注意一定要使注意一定要使各点均匀分布在直各点均匀分布在直线线的两的两侧侧。5.5.记录实验记录实验数据数据时时要注意要注意弹弹力、力、弹弹簧的原簧的原长长l0 0、总长总长l及及弹弹簧伸簧伸长长量的量的对应对应关系及关系及单单位。位。6.6.坐坐标轴标轴的的标标度要适中。度要适中。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【实验实验改改进进】本本实验实验的系的系统误统误差来自差来自弹弹簧的重力簧的重力,所以改所以改进实验进实验的思路的思路应该应该是尽可是尽可能减小能减小弹弹簧自身重力的影响。簧自身重力的影响。1.1.一个方案是将一个方案是将弹弹簧穿簧穿过过一根水平光滑的杆一根水平光滑的杆,在水平方向做在水平方向做实验实验。2.2.另一个方案是另一个方案是选择劲选择劲度系数度系数较较小的小的轻弹轻弹簧簧,通通过过减小减小读读数的相数的相对误对误差来提高差来提高实验实验的精确度。的精确度。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么3.3.利用利用计计算机及算机及传传感器技感器技术术,将将弹弹簧水平放置簧水平放置,且一端固定在且一端固定在传传感器上感器上,传传感器与感器与计计算机相算机相连连,对弹对弹簧施加簧施加变变化的作用力化的作用力(拉力或推力拉力或推力)时时,计计算机算机上得到上得到弹弹簧簧弹弹力和力和弹弹簧形簧形变变量的关系量的关系图图像像(如如图图甲、乙所示甲、乙所示),),分析分析图图像像得出得出结论结论。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么热热点点1 1 对实验对实验原理和原理和误误差分析的考差分析的考查查【例【例证证1 1】某同学利用如某同学利用如图图甲所示的装置甲所示的装置测测量某一量某一弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数,将将该弹该弹簧簧竖竖直直悬悬挂起来挂起来,在自由端挂上砝在自由端挂上砝码盘码盘。通。通过过改改变盘变盘中砝中砝码码的的质质量量,测测得得6 6组组砝砝码码的的质质量量m m和和对应对应的的弹弹簧簧长长度度l,画出画出m-m-l图线图线,对应对应点已在点已在图图上上标标出出,如如图图乙所示。乙所示。(重力加速度重力加速度g g取取10m/s10m/s2 2)在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(1)(1)采用恰当的数据采用恰当的数据处处理理,该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数为为N/mN/m。(保留保留3 3位有位有效数字效数字)(2)(2)请请你判断你判断该该同学得到的同学得到的实验结实验结果与考果与考虑虑砝砝码盘码盘的的质质量相比量相比,结结果果(选选填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“相同相同”)”)。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【解【解题题探究】探究】(1)(1)试试根据函数根据函数图图像写出像写出弹弹簧簧劲劲度系数的表达式。度系数的表达式。提示：提示：由由F=kxF=kx得得 (2)(2)试试分析若考分析若考虑虑砝砝码盘码盘的的质质量量,m-,m-l图线图线有什么特点。有什么特点。提示：提示：若考虑砝码盘的质量若考虑砝码盘的质量,m-,m-l图线是一条与原图线平行的倾斜直线。图线是一条与原图线平行的倾斜直线。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【解析】【解析】(1)(1)由于弹簧的弹力由于弹簧的弹力F=kxF=kx，故其劲度系数为，故其劲度系数为因此劲度系数即乙图像的斜率乘以重力加速度，即因此劲度系数即乙图像的斜率乘以重力加速度，即k=k=3.06 N/m=3.06 N/m。(2)(2)即使考虑砝码盘质量，得到的乙图中的图线是与原图线平行的一即使考虑砝码盘质量，得到的乙图中的图线是与原图线平行的一条倾斜直线，斜率不变，不影响劲度系数。条倾斜直线，斜率不变，不影响劲度系数。答案：答案：(1)3.06 (2)(1)3.06 (2)相同相同 在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么热热点点2 2 对实验对实验数据数据处处理的考理的考查查【例【例证证2 2】(2014(2014新新课标课标全国卷全国卷)某某实验实验小小组组探究探究弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数k k与其与其长长度度(圈数圈数)的关系。的关系。实验实验装置装置如如图图甲所示甲所示;一均匀一均匀长弹长弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂,7,7个指个指针针P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3、P P4 4、P P5 5、P P6 6分分别别固定在固定在弹弹簧上距簧上距悬悬点点0 0、1010、2020、3030、4040、5050、6060圈圈处处;通通过过旁旁边竖边竖直放置的刻度直放置的刻度尺尺,可以可以读读出指出指针针的位置的位置,P,P0 0指向指向0 0刻度。刻度。设弹设弹簧下端簧下端在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么未挂重物未挂重物时时,各指各指针针的位置的位置记为记为x x0 0;挂有挂有质质量量为为0.100kg0.100kg的砝的砝码时码时,各指各指针针的位置的位置记为记为x x。测测量量结结果及部分果及部分计计算算结结果如下表所示果如下表所示(n(n为弹为弹簧的圈数簧的圈数,取重力加速度取重力加速度为为9.80m/s9.80m/s2 2)。已知。已知实验实验所用所用弹弹簧簧总总圈数圈数为为60,60,整个整个弹弹簧簧的自由的自由长长度度为为11.88cm11.88cm。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4P P5 5P P6 6x x0 0/cm/cm2.042.044.064.066.066.068.058.0510.0310.0312.0112.01x/cmx/cm2.642.645.265.267.817.8110.3010.3012.9312.9315.4115.41n n101020203030404050506060k/Nmk/Nm-1-116316356.056.043.643.633.833.828.828.8 /mN /mN-1-10.006 10.006 10.017 90.017 90.022 90.022 90.029 60.029 60.034 70.034 7在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(1)(1)将表中数据将表中数据补补充完整：充完整：,。(2)(2)以以n n为为横坐横坐标标,为纵为纵坐坐标标,在在图图乙乙给给出的坐出的坐标纸标纸上画出上画出 -n -n图图像。像。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(3)(3)图图乙中画出的直乙中画出的直线线可近似可近似认为认为通通过过原点。若从原点。若从实验实验中所用的中所用的弹弹簧截簧截取圈数取圈数为为n n的一段的一段弹弹簧簧,该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数k k与其圈数与其圈数n n的关系的表达式的关系的表达式为为k=k=N/m;N/m;该弹该弹簧的簧的劲劲度系数度系数k k与其自由与其自由长长度度l0 0(单单位位为为m)m)的关系的关系的表达式的表达式为为k=k=N/mN/m。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【解【解题题探究】探究】(1)(1)挂有挂有质质量量为为0.100kg0.100kg的砝的砝码时码时,作用于每圈作用于每圈弹弹簧上的簧上的弹弹力力_,_,弹弹簧的簧的劲劲度系数度系数k=_k=_。(2)(2)描点作描点作图时应图时应注意使各点注意使各点_地分布在直地分布在直线线的两的两侧侧。相等相等均匀均匀在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【解析】【解析】(1)(1)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(2)(2)如图所示如图所示在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么(3)(3)由图像知，直线的斜率为由图像知，直线的斜率为 故直线方程满足故直线方程满足即即k=(N/m)(k=(N/m)(在在 之间均可之间均可)。由于由于6060圈弹簧的总长度为圈弹簧的总长度为11.88 cm,11.88 cm,所以所以n n圈弹簧的原长满足圈弹簧的原长满足代入代入k=(N/m)k=(N/m)得：得：在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么答案：答案：(1)81.7 0.012 2(1)81.7 0.012 2(2)(2)见解析图见解析图在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么高考考情演高考考情演变变装置装置时时代化代化求解智求解智能化能化1.1.弹弹力的力的获获得：得：弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂,重物的重力作重物的重力作为弹为弹簧的拉力簧的拉力,存存在在弹弹簧自重的影响簧自重的影响弹弹簧水平使用簧水平使用,重物的重力作重物的重力作为弹为弹簧的拉簧的拉力力,消除了消除了弹弹簧自重的影响。簧自重的影响。2.2.图图像的像的获获得：由坐得：由坐标纸标纸作作图图得得F-xF-x图图像像由由传传感器和感器和计计算机算机输输入数据直接得入数据直接得F-xF-x图图像。像。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么复习启示：本实验一般是在教材实验原理的基础上创设新情境进行考复习启示：本实验一般是在教材实验原理的基础上创设新情境进行考查查,因此因此,要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养,善于用教善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。