最新实验2弹力与弹簧伸长的关系PPT课件.ppt
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1、实验实验2弹力与弹簧伸长的关弹力与弹簧伸长的关系系【实验步骤】1.测量弹簧的伸长(或总长)及所受的拉力(或所挂砝码的质 量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据.2.根据所测数据在坐标纸上描点,最好以力为纵坐标,以弹 簧的伸长量为横坐标.3.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).4.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.5.解释函数表达式中常数的物理意义.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose
2、 Pty Ltd.【例2】某同学用如图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,所得数据列表如下:(重力加速度g=9.8 m/s2)(1)根据所测数据,在图上作出弹簧指 针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关 系曲线.砝码质量m/10-2 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10-2 m15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50Evaluation only.Created with Aspose.
3、Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.(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.这种规格的弹 簧劲度系数为 N/m.【思路剖析】(1)表格中的数据各表示什么意思?第一组数据表示什么意 思?答 第一行间接表示弹簧受到的拉力,第二行表示各拉力所 对应的弹簧长度.拉力为0时的弹簧长度,即弹簧的原长.(2)坐标纸的横、纵坐标各表示什么物理量?纵坐标为什么 不从0开始?答 横坐标表示砝码的质量,间接反映弹簧受到的拉力,纵 坐标表示弹簧的长度,
4、它不是弹簧的形变量(注意看清单位).便于各组数据尽量均匀地分布在坐标系里.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.(3)描点后连线时应注意些什么?答 注意所画的线不一定过所有的点,但应尽量使各点较均 匀地分布在曲线或直线的两侧,描点时要符合客观实际,“曲”、“直”要分明.(4)描出的点为什么变弯了(如图)?答 因为后面的拉力超出了弹簧的弹性限度.(5)如何处理数据?答 从描出的图象看,拉力大于490 g后变弯,
5、说明以后的数 据在分析时要舍去,进行计算时,不能使用这些数据.(6)曲线的斜率的物理意义是什么?答 曲线斜率表示劲度系数的倒数.答案 (1)如上图所示 (2)0490 g 25Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.【例3】下表是某同学为探究弹簧弹力和伸长量的关系所测 的几组数据.(1)请你在下图的坐标纸上作出F-x图线.(2)写出曲线所代表的函数式.(3)解释函数表达式中常量的物理意义.(4)若弹簧的原长为4
6、0 cm,并且以弹簧的总长为自变量,请 你写出它的函数式.弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.305.086.899.8012.40Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.【思路剖析】(1)如何根据数据进行描点?如何对所描的点进行连线?答 描点时注意横、纵坐标表示什么,横、纵轴的单位是什 么.按照图中各点的分布和走向,用平滑的曲线连接.(2)观察描出的线有什么特点?答 大致是一条直线.(3)
7、直线的函数表达式是什么?答 设直线斜率为k,由数学知识知,F=kx+C.在直线上取较 远的两点(可以减小误差),如点(9.80,2.0)与(2.30,0.5),并代入上式得k=20 N/m,C=0.04 N,所以函数表达式为:F=20 x+0.04 N.(4)直线表达式中为什么C不为0?答 F=20 x+0.04中,当x=0时,F=0.04 N,表明0.04 N为弹簧 自重,故不为0.Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose P
8、ty Ltd.(5)表达式中F=20 x+0.04各量表示的物理意义是什么?答 在忽略弹簧自重的情况下,F=20 x.可见F与x成正比,F 表示弹簧受到的拉力,20表示该弹簧改变单位形变量的拉 力,即为该弹簧的劲度系数,x表示形变量,0.04表示弹簧自 重.(6)若以弹簧实际长度为横坐标,图象又应该是怎样的曲线?答 是一条不过原点的直线.(7)以弹簧实际长度为横坐标,图象与横轴的交点表示什么?答 表示弹簧的原长.(8)知道弹簧的原长为40 cm,并且以弹簧的总长为自变量,怎样写出表达式?答 因为图象还是直线,故还是设表达式为 F=kx+C=k(Lx-0.4)+C=20Lx-7.96.答案 (1
9、)如右图所示 (2)F=20 x+0.04 (3)劲度系数 (4)F=20Lx-7.96Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.1.推断型实验【例4】用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长,十七世纪英国物理学家胡克发现:金属丝或金属杆在弹性限 度内它的伸长与拉力成正比,这就是著名的胡克定律.这一 发现为后人对材料的研究奠定了重要基础.现有一根用新材 料制成的金属杆,长为4 m,横截面积为0.8 cm2,
10、设计要求它 受到拉力后的伸长不超过原长的1/1 000,问最大拉力多大?由于这一拉力很大,杆又较长,直接测试有困难,选用同种材 料制成样品进行测试,通过测试取得数据如下:原理拓展Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.(1)测得结果表明线材受拉力作用后,其伸长与材料的长度 成 ,与材料的截面积成 .(2)上述金属细杆承受的最大拉力为 N.解析 (1)由题中列表可看出,材料样品的伸长量与材料的 长度成正比,与材料
11、的截面积成反比.(2)由表可看出,材料一定长,一定截面积时,拉力与伸长量 的比例为定值.长度250 N500 N750 N1 000 N1 m0.05 cm20.04 cm0.08 cm0.12 cm0.16 cm2 m0.05 cm20.08 cm0.16 cm0.24 cm0.32 cm1 m0.10 cm20.02 cm0.04 cm0.06 cm0.08 cm拉力伸长截面积Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2004-2011 Aspose Pty
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