导学教程高考物理总复习 第二章 相互作用 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件 新人教.ppt
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1、实验二实验二探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系2021/8/8 星期日1【实验目的实验目的】1探究弹力和弹簧伸长的定量关系。探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2学会用列表法和图象法处理实验数据。学会用列表法和图象法处理实验数据。【实验原理实验原理】1如如图实图实1所示,在所示,在弹弹簧下端簧下端悬悬挂挂钩码时钩码时弹弹簧会伸簧会伸长长,平衡,平衡时弹时弹簧簧产产生的生的弹弹力与所挂力与所挂钩码钩码的的重力大小相等。重力大小相等。课前预习课前预习基础落实基础落实2021/8/8 星期日2图实图实12弹弹簧簧的的长长度度可可用用刻刻度度尺尺直直接接测测出出,伸伸长长量量可可以以由由拉拉长
2、长后后的的长长度度减减去去弹弹簧簧原原来来的的长长度度进进行行计计算算。这这样样就就可可以以研研究究弹弹簧簧的的弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量之之间间的定量关系了。的定量关系了。2021/8/8 星期日3【实验器材实验器材】铁铁架架台台、弹弹簧簧、毫毫米米刻刻度度尺尺、钩钩码码若若干干、三三角角板板、坐坐标纸标纸、重垂、重垂线线、铅铅笔。笔。【实验过程实验过程】一、一、实验实验步步骤骤1将将弹弹簧簧的的一一端端挂挂在在铁铁架架台台上上,让让其其自自然然下下垂垂,用刻度尺用刻度尺测测出出弹弹簧自然伸簧自然伸长长状状态时态时的的长长度度l0,即原,即原长长。2如如图图实实2所所示示,在在弹弹簧簧
3、下下端端挂挂质质量量为为m1的的钩钩码码,量量出出此此时时弹弹簧簧的的长长度度l1,记记录录m1和和l1,填填入入自己自己设计设计的表格中。的表格中。2021/8/8 星期日4图实图实23改改变变所所挂挂钩钩码码的的质质量量,量量出出对对应应的的弹弹簧簧长长度度,记记录录m2、m3、m4、m5和和相相应应的的弹弹簧簧长长度度l2、l3、l4、l5,并得出每次,并得出每次弹弹簧的伸簧的伸长长量量x1、x2、x3、x4、x5。2021/8/8 星期日5钩码钩码个数个数 长长度度伸伸长长量量x 钩码质钩码质量量m 弹弹力力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l3x3l3l0
4、m3F3 2021/8/8 星期日6二、数据处理二、数据处理1 1以以弹弹力力F F(大大小小等等于于所所挂挂钩钩码码的的重重力力)为为纵纵坐坐标标,以以弹弹簧簧的的伸伸长长量量x x为为横横坐坐标标,用用描描点点法法作作图图。连连接接各各点,得出点,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以以弹弹簧簧的的伸伸长长量量为为自自变变量量,写写出出曲曲线线所所代代表表的的函函数数。首首先先尝尝试试一一次次函函数数,如如果果不不行行则则考考虑虑二二次次函函数。数。3 3得得出出弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长之之间间的的定定量量关关系系,解解释释函数表达式中常数的物理
5、意函数表达式中常数的物理意义义。2021/8/8 星期日7【误差分析误差分析】1 1弹弹簧簧拉拉力力大大小小的的不不稳稳定定会会造造成成误误差差。因因此此,使使弹弹簧簧的的悬悬挂挂端端固固定定,另另一一端端通通过过悬悬挂挂钩钩码码来来充充当当对对弹弹簧的拉力,待簧的拉力,待稳稳定后再定后再读读数可以提高数可以提高实验实验的准确度。的准确度。2 2弹弹簧簧长长度度的的测测量量,是是本本实实验验的的主主要要误误差差来来源源。所以,所以,测测量量时时尽量精确地尽量精确地测测量量弹弹簧的簧的长长度。度。2021/8/8 星期日8【注意事项注意事项】1 1所所挂挂钩钩码码不不要要过过重重,以以免免弹弹簧
6、簧被被过过分分拉拉伸伸,超出它的超出它的弹弹性限度,要注意性限度,要注意观观察,适可而止。察,适可而止。2 2每每次次所所挂挂钩钩码码的的质质量量差差尽尽量量大大一一些些,从从而而使使坐坐标标上描的点尽可能稀,上描的点尽可能稀,这样这样作出的作出的图线图线更精确。更精确。3 3测测弹弹簧簧长长度度时时,一一定定要要在在弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂且且处处于平衡状于平衡状态时测态时测量,以免增大量,以免增大误误差。差。2021/8/8 星期日94描描点点画画线线时时,所所描描的的点点不不一一定定都都落落在在一一条条曲曲线线上,但上,但应应注意一定要使各点均匀分布在曲注意一定要使各点均匀分布在曲线线的
7、两的两侧侧。5记记录录数数据据时时要要注注意意弹弹力力及及弹弹簧簧伸伸长长量量的的对对应应关系及关系及单单位。位。2021/8/8 星期日10课堂互动课堂互动考点突破考点突破考点一实验原理与操作考点一实验原理与操作例例1(2016临临沂沂模模拟拟)如如图图实实3甲甲所所示示,用用铁铁架架台台、弹弹簧簧和和多多个个已已知知质质量量且且质质量量相相等等的的钩钩码码探探究究在在弹弹性限度内性限度内弹弹簧簧弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系。量的关系。2021/8/8 星期日11图实图实3(1)为为 完完 成成 实实 验验,还还 需需 要要 的的 实实 验验 器器 材材 有有_。(2)实实 验验 中
8、中 需需 要要 测测 量量 的的 物物 理理 量量 有有_。2021/8/8 星期日12(3)(3)图图实实3乙乙是是弹弹簧簧弹弹力力F与与弹弹簧簧伸伸长长量量x的的Fx图图线线,由由此此可可求求出出弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为_ N/m。图图 线线 不不 过过 原原 点点 的的 原原 因因 是是 由由 于于_。(4)为为完成完成该实验该实验,设计设计的的实验实验步步骤骤如下:如下:A以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为横横坐坐标标,以以弹弹力力为为纵纵坐坐标标,描出各描出各组组(x,F)对应对应的点,并用平滑的曲的点,并用平滑的曲线连线连接起来;接起来;2021/8/8 星期日13B记记下下弹弹
9、簧簧不不挂挂钩钩码码时时其其下下端端的的刻刻度度尺尺上上的的刻刻度度l0;C将将铁铁架架台台固固定定于于桌桌子子上上,并并将将弹弹簧簧的的一一端端系系于横梁上,在于横梁上,在弹弹簧附近簧附近竖竖直固定一把刻度尺;直固定一把刻度尺;D依依次次在在弹弹簧簧下下端端挂挂上上1个个、2个个、3个个、4个个钩钩码码,并并分分别别记记下下钩钩码码静静止止时时弹弹簧簧下下端端所所对对应应的的刻刻度度,并并记录记录在表格内,然后取下在表格内,然后取下钩码钩码;2021/8/8 星期日14E以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为自自变变量量,写写出出弹弹力力与与伸伸长长量量的的关关系系式式。首首先先尝尝试试写写成成一一次
10、次函函数数,如如果果不不行行,则则考考虑虑二次函数;二次函数;F解解释释函数表达式中常数的物理意函数表达式中常数的物理意义义;G整理整理仪仪器。器。请请将将以以上上步步骤骤按按操操作作的的先先后后顺顺序序排排列列出出来来:_。2021/8/8 星期日15 解解析析(1)根根据据实实验验原原理理可可知知还还需需要要刻刻度度尺尺来来测测量量弹弹簧簧原原长长和和形形变变量量;(2)根根据据实实验验原原理理,实实验验中中需需要要测测量量的的物物理理量量有有弹弹簧簧的的原原长长、弹弹簧簧所所受受外外力力与与对对应应的的伸伸长长量量(或或与与弹弹簧簧对对应应的的长长度度);(3)取取图图象象中中(0.5,
11、0)和和(3.5,6)两两个个点点,代代入入Fkx可可得得k200 N/m,由由于于弹弹簧簧自自重重的的影影响响,使使得得弹弹簧簧不不加加外外力力时时就就有有形形变变量量。(4)根根据据完完成成实实验验的的合合理理性性可可知知先先后后顺顺序序为为CBDAEFG。答答案案(1)刻刻度度尺尺(2)弹弹簧簧原原长长、弹弹簧簧所所受受外外力力与与对对应应的的伸伸长长量量(或或与与对对应应的的长长度度)(3)200弹弹簧簧自自重重(4)CBDAEFG2021/8/8 星期日16规规律律总结总结实实验验中中要要选选取取轻轻弹弹簧簧,尽尽可可能能减减小小弹弹簧簧重重力力产产生的影响。生的影响。根根据据胡胡克
12、克定定律律,弹弹簧簧的的弹弹力力与与弹弹簧簧的的伸伸长长量量成成正正比比,因因而而实实验验中中需需做做Fx图图象象,其其中中x为为弹弹簧簧的的伸伸长量。长量。2021/8/8 星期日171(1)在在“探探究究弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长量量的的关关系系”的的实实验验中,以下中,以下说说法正确的是法正确的是A弹弹簧被拉伸簧被拉伸时时,不能超出它的,不能超出它的弹弹性限度性限度B用用悬悬挂挂钩钩码码的的方方法法给给弹弹簧簧施施加加拉拉力力,应应保保证证弹弹簧位于簧位于竖竖直位置且直位置且处处于平衡状于平衡状态态C用直尺用直尺测测得得弹弹簧的簧的长长度即度即为弹为弹簧的伸簧的伸长长量量D用用几几个个
13、不不同同的的弹弹簧簧,分分别别测测出出几几组组拉拉力力与与伸伸长长量,得出拉力与伸量,得出拉力与伸长长量之比相等量之比相等2021/8/8 星期日18(2)(2)某同学做某同学做“探究探究弹弹力与力与弹弹簧伸簧伸长长量的关系量的关系”的的实验实验,他先把,他先把弹弹簧平放在桌面上使其自然伸簧平放在桌面上使其自然伸长长,用直尺,用直尺测测出出弹弹簧的原簧的原长长L0,再把,再把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂起来,挂上挂起来,挂上钩码钩码后后测测出出弹弹簧伸簧伸长长后的后的长长度度L,把,把LL0作作为弹为弹簧的伸簧的伸长长量量x,这样这样操作,由于操作,由于弹弹簧自身重力的影响,最后画出的簧自身重力的影
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