物理实验探究弹力和弹簧伸长的关系新人教必修学习教案.ppt
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1、人们在改进尺的标准的同时,也改进了尺的结构我国在公元初人们在改进尺的标准的同时,也改进了尺的结构我国在公元初的西汉末王莽时期,就已经造出了一种的西汉末王莽时期,就已经造出了一种“铜卡尺铜卡尺”,它是现代游标卡,它是现代游标卡尺的雏形,是测量技术的一个突破,比法国数学家皮尔尺的雏形,是测量技术的一个突破,比法国数学家皮尔维尼尔发明维尼尔发明游标卡尺早了游标卡尺早了1600年年请你思考:请你思考:1长度的基本单位是什么?长度的基本单位是什么?2两千年前我国已经造出了两千年前我国已经造出了“铜卡尺铜卡尺”,今天的你会使用游标,今天的你会使用游标卡尺吗?会准确读数吗?卡尺吗?会准确读数吗?知识知识(z
2、h shi)精析精析一、实验步骤一、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弹簧自然伸长状态时的长度L0,即原长,即原长第1页/共24页第一页,共25页。2如图如图171所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡平衡(pnghng)时测出弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录时测出弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里表格里图图1711234567F/NL/cmx/cm第2页/共24页第二页,共25页。3改变所挂钩码的个数,重复上步的实验过程多次改变
3、所挂钩码的个数,重复上步的实验过程多次4用公式用公式xLL0计算出弹簧各次的伸长量,填入上表计算出弹簧各次的伸长量,填入上表5以弹力以弹力F(大小等于所挂钩码的重力大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长为纵坐标,以弹簧的伸长量量x为横坐标,用描点法作图连接各点,得出弹力为横坐标,用描点法作图连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量随弹簧伸长量x变化的图线变化的图线6以弹簧伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数首先尝试以弹簧伸长量为自变量,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一次函数,如果不行则考虑二次函数7得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,研究并解释得出弹力和弹簧伸长量
4、之间的函数关系,研究并解释(jish)函数表达式中常数的物理意义函数表达式中常数的物理意义第3页/共24页第三页,共25页。二、注意事项二、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尽每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线更精确可能稀一些,这样作出的图线更精确3测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直(sh zh)悬挂且处于平衡悬挂且处于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直
5、状态时测量,刻度尺要保持竖直(sh zh)并靠近弹簧,以免增大误并靠近弹簧,以免增大误差差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记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位三、数据处理三、数据处理本实验采用图象法处理实验数据,研究弹力大小与弹簧伸长量之本实验采用图象法处理实验数据,研究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系,这种方法是探究两个物理量间关系时最常用也是最基本的间的关系,这种方法是探究两个物理量间关系时最常
6、用也是最基本的方法描点时要细心,连线时要遵循作图原则方法描点时要细心,连线时要遵循作图原则第4页/共24页第四页,共25页。方法指导方法指导一、实验数据一、实验数据(shj)的处理与分析的处理与分析例例1下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据几组数据(shj):(1)请你在图请你在图172甲中的坐标纸上作出甲中的坐标纸上作出Fx的图象的图象图图17-2甲甲(2)写出曲线所代表的函数写出曲线所代表的函数(x用用m作单位作单位)弹力弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧的伸长弹簧的伸长x/cm2.65.06.89.812.4第5页/共
7、24页第五页,共25页。(3)解释解释(jish)函数表达式中常数的物理意义函数表达式中常数的物理意义分析根据已有数据选好坐标轴每格所代表的物理量的多分析根据已有数据选好坐标轴每格所代表的物理量的多少,是作好图象的关键作图象的方法是:用平滑的曲线少,是作好图象的关键作图象的方法是:用平滑的曲线(或直或直线线)将坐标纸上的各点连接起来若是直线,应使各点均匀分布将坐标纸上的各点连接起来若是直线,应使各点均匀分布于直线两侧,偏离直线太大的点应舍去于直线两侧,偏离直线太大的点应舍去图图17-2乙乙解析解析(1)将将x轴每小格取为轴每小格取为1 cm,y轴每一小格取为轴每一小格取为0.25 N将各点画在
8、坐标纸上,并连成直线如图将各点画在坐标纸上,并连成直线如图172 乙所示乙所示(2)由图象得:由图象得:F20 x.(3)函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数,表示使弹簧每函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数,表示使弹簧每伸长伸长(或压缩或压缩)1 m所需的弹力大小为所需的弹力大小为20 N.第6页/共24页第六页,共25页。二、实验设计二、实验设计例例2同学甲用一个支架、一根弹簧、一把尺和一个已知质同学甲用一个支架、一根弹簧、一把尺和一个已知质量的砝码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎样做?同学量的砝码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎样做?同学乙用一根弹簧,当弹簧的自由端乙用一根弹簧,当弹
9、簧的自由端B在未悬挂重物时,正对刻度尺在未悬挂重物时,正对刻度尺的零刻度线,当挂上的零刻度线,当挂上100 N重物时正对着刻度重物时正对着刻度20,则当弹簧分别,则当弹簧分别挂挂50 N 和和150 N重物时,自由端所对刻度尺读数应是多少?若自重物时,自由端所对刻度尺读数应是多少?若自由端所对刻度是由端所对刻度是18,这时弹簧下端挂了多重的重物?,这时弹簧下端挂了多重的重物?解析解析(ji x)同学甲要完成任务需做好以下几个步骤:同学甲要完成任务需做好以下几个步骤:(1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上砝码将弹簧上端固定在支架上,下端挂上砝码(已知质量为已知质量为m),测出弹簧伸长为测出弹簧伸
10、长为x;(2)将砝码取下换上待测物体,测出弹簧伸长为将砝码取下换上待测物体,测出弹簧伸长为x;第7页/共24页第七页,共25页。第8页/共24页第八页,共25页。互动平台互动平台育才老师育才老师(losh)与细心同学、粗心同学关于有效数字和游标与细心同学、粗心同学关于有效数字和游标卡尺的对话卡尺的对话细心:通过本课时的学习,我明白了测量工具的读数必须按细心:通过本课时的学习,我明白了测量工具的读数必须按照有效数字的要求读数才是对的照有效数字的要求读数才是对的育才:在高中阶段,对于测量工具的读数问题必须合乎有效育才:在高中阶段,对于测量工具的读数问题必须合乎有效数字的要求,比如毫米刻度尺要在毫米
11、以下估读一位数字的要求,比如毫米刻度尺要在毫米以下估读一位粗心:估读的时候,完全凭的是个人的感觉,最后这一位估粗心:估读的时候,完全凭的是个人的感觉,最后这一位估读数字肯定是不可靠的,既然不可靠,那么还要它有什么用呢?读数字肯定是不可靠的,既然不可靠,那么还要它有什么用呢?干脆还不如不估读干脆还不如不估读第9页/共24页第九页,共25页。育才:这样认识就错了,正因为最后估读的这一位不可靠,才保育才:这样认识就错了,正因为最后估读的这一位不可靠,才保证了它前面的数字是可靠的,是准确的若舍去了最后这一位不可靠证了它前面的数字是可靠的,是准确的若舍去了最后这一位不可靠数字,那么紧挨着它前面的那一位数
12、字就成了最后一位,就成了不准数字,那么紧挨着它前面的那一位数字就成了最后一位,就成了不准确的、不可靠的了例如:确的、不可靠的了例如:3.58中中“8”是估读出来的,是不准确、是估读出来的,是不准确、不可靠的,若去掉这个不可靠的,若去掉这个“8”,写成,写成3.5,那么,那么,“5”就成为不可靠、就成为不可靠、不准确的了不准确的了粗心:这让我想到了一个成语粗心:这让我想到了一个成语“唇亡则齿寒唇亡则齿寒”育才:这是一个很好的类比和联想育才:这是一个很好的类比和联想粗心:那么游标卡尺粗心:那么游标卡尺(yubio kch)为什么就不估读呢?为什么就不估读呢?育才:实际上,游标卡尺育才:实际上,游标
13、卡尺(yubio kch)是借助游标尺进行的估是借助游标尺进行的估读,这种借助仪器的估读毕竟比肉眼的估读要可靠得多读,这种借助仪器的估读毕竟比肉眼的估读要可靠得多粗心:现在我明白了使用游标卡尺粗心:现在我明白了使用游标卡尺(yubio kch)时不用再估读时不用再估读一位数的道理了一位数的道理了第10页/共24页第十页,共25页。课时课时18验证力的平行四边形定则验证力的平行四边形定则课前导航课前导航北宋诗人陆游有一首诗:北宋诗人陆游有一首诗:古人学问无遗力,少壮工夫老始成。古人学问无遗力,少壮工夫老始成。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。实践出真知,古往今来,概
14、莫能外,经过实实践出真知,古往今来,概莫能外,经过实践检验的理论才是践检验的理论才是“真知真知”这一课时就是要用这一课时就是要用实验来验证平行四边形定则还可以利用本实验实验来验证平行四边形定则还可以利用本实验的实验器材,附带完成一个的实验器材,附带完成一个“验证分力验证分力(fnl)存在存在最小值最小值”的实验的实验基础梳理基础梳理1同一实验中的两个弹簧秤的选取方法是:同一实验中的两个弹簧秤的选取方法是:将两弹簧秤钩好后对拉,若两弹簧秤在拉的过程将两弹簧秤钩好后对拉,若两弹簧秤在拉的过程中,读数相同,则可选用,若不同,应另换,直中,读数相同,则可选用,若不同,应另换,直到相同为止到相同为止第1
15、1页/共24页第十一页,共25页。2使用弹簧秤前,要先观察指针使用弹簧秤前,要先观察指针(zhzhn)是否在零刻度线是否在零刻度线处,若指针处,若指针(zhzhn)不在零刻度线处,要设法调整指针不在零刻度线处,要设法调整指针(zhzhn),使之指在零刻度线处,使之指在零刻度线处3使用弹簧秤时,要使它与木板平行,在合力不超过弹簧使用弹簧秤时,要使它与木板平行,在合力不超过弹簧秤量程及橡皮条弹性限度的作用条件下,应使读数尽量大些,秤量程及橡皮条弹性限度的作用条件下,应使读数尽量大些,以减小误差以减小误差在同一次实验中,橡皮和拉长的结点在同一次实验中,橡皮和拉长的结点O位置一定要相同位置一定要相同4
16、画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一画力的图示时,应选定恰当的标度,尽量使图画得大一些,并严格按要求作图些,并严格按要求作图5由作图法得到的由作图法得到的F值和实验测量得到的值和实验测量得到的F值不可能完全值不可能完全相等,但在误差允许范围内相等,但在误差允许范围内F值和值和F值基本一致值基本一致第12页/共24页第十二页,共25页。知识精析知识精析一、实验步骤一、实验步骤1用图钉把白纸钉在水平桌面的木板用图钉把白纸钉在水平桌面的木板(m bn)上上2用图钉把橡皮条的一端固定在用图钉把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两点,橡皮条的另一端拴上两个细线套个细线套3用两只弹簧测
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