高考物理大一轮复习 第二章实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系精选文档.ppt

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1、高考物理大一轮复习 第二章 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件本讲稿第一页，共二十四页实验目的1.探究弹力和弹簧伸长之间的关系。知识梳理知识梳理2.学会利用图象法处理实验数据。实验原理1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。本讲稿第二页，共二十四页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之间的定量关系了。实验器材实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、铅笔。实验步骤实验步骤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

2、态时的长度l0,即原长。本讲稿第三页，共二十四页2.如图所示,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,并算出弹簧的伸长量x1,填入自己设计的表格中。本讲稿第四页，共二十四页3.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、和相应的弹簧长度l2、l3、l4、,并算出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、钩码个数长度伸长量x弹力F0l0=001l1=x1=l1-l0F1=2l2=x2=l2-l0F2=3l3=x3=l3-l0F3=本讲稿第五页，共二十四页数据处理数据处理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。

3、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。本讲稿第六页，共二十四页误差分析误差分析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。注意事项注意事项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

4、而使坐标上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确。本讲稿第七页，共二十四页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。本讲稿第八页，共二十四页1.下列关于弹簧弹力与弹簧伸长的关系实验的说法正确的是()A.实验中弹力F的具体数值必须计算出来B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度l代替伸长量l,F-l图象也是过原点的一条线C.利用F-l图象可求出k值D.实验时要把所有点连到直线上,才能得到真实规律答案C弹簧的弹力等于钩码的重力,用

5、质量代替钩码重力也可得出弹簧的弹力与伸长量之间的关系,所以A选项错;F-l图象过原点,F-l图象一定不过原点,B选项错;画图象时,让大多数点落在图线上,少数点均匀分布在图线两侧,D选项错;由胡克定律有F=kl=kl-kl0,知F-l图线的斜率表示k,选项C正确。本讲稿第九页，共二十四页2.某同学在做“研究弹簧的形变与外力的关系”实验时,将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂;然后在其下部施加外力F,测出弹簧的总长度L,改变外力F的大小,测出几组数据,作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示。(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为cm;该弹簧的劲度系数为N/m。本讲稿第十页，

6、共二十四页L,得k=N/m=50N/m。答案1050解析由图象可知F=0时,L0=10cm,即弹簧的自然长度为10cm,根据F=k本讲稿第十一页，共二十四页3.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,设计了图甲所示的实验装置。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在下面的表中。(弹簧始终在弹性限度内)测量次序123456弹簧弹力大小F/N00.490.981.471.962.45弹簧总长度x/cm67.168.349.4810.8511.75本讲稿第十二页，共二十四页(1)根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所

7、受弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系点,请把第5、6次测量的数据对应的点描出来,并作出F-x图线。(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是。(3)该弹簧的劲度系数k=。(保留两位有效数字)本讲稿第十三页，共二十四页(2)弹簧的原长(3)42N/m解析(1)应使尽量多的点落在直线上,不在直线上的点应均匀分布在直答案(1)图线如图所示本讲稿第十四页，共二十四页线两侧。(2)由图象知,F=0时,x0=6cm,即弹簧的原长为6cm。(3)由胡克定律F=kx,有k=,从图象上读取数据代入可求结果。本讲稿第十五页，共二十四页4.用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数,被测弹簧一端固定于A点,另一端B用细绳绕

8、过定滑轮挂钩码,旁边竖直固定一分度值为1mm的刻度尺,当挂两个钩码时,绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示,再增加一个钩码后,P点对应刻度如图乙中cd虚线所示,已知每个钩码质量为50g,重力加速度g=9.8m/s2,则被测弹簧的劲度系数为N/m。挂三个钩码时弹簧的形变量是cm。本讲稿第十六页，共二十四页k=N/m=70N/m挂三个钩码时,可列方程(m+m+m)g=kxx=m=2110-3m=2.10cm。答案702.10解析对钩码进行受力分析,根据平衡条件,得mg=kx本讲稿第十七页，共二十四页典例典例1(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,以下说法正确的是()A.弹簧被拉伸时,不

9、能超出它的弹性限度B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D.用几个不同的弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验,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,挂上一、实验中应注意的问题一、实验中应注意的问题重难突破重难突破本讲稿第十八页，共二十四页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图中的()本讲稿第十九页，共二十四页B。(2)考虑弹簧自

10、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(1)AB(2)C解析本题主要考查使用弹簧时应注意的问题,还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系。(1)本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目,改变对弹簧的拉力,来探索弹力与弹簧伸长量的关系,所以选A、本讲稿第二十页，共二十四页二、实验数据的处理二、实验数据的处理典例2下表是某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中所测的几组数据。弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长量x/cm2.315.086.899.8012.4本讲稿第二十一页，共二十四页(1)请你在图中坐标纸上作出F-x图线。(

11、2)写出图线所代表的函数表达式。(3)解释函数表达式中的常量的物理意义。(4)若弹簧的原长为40cm,并且以弹簧的总长lx为自变量,请你写出它的函数表达式。本讲稿第二十二页，共二十四页解析(1)根据表中数据描点,按照图中各点的分布与走向,应作出一条直线,如图所示。(2)设图线斜率为k,由数学知识,F=kx+C。在图线上取较远的两点(可以减本讲稿第二十三页，共二十四页小误差)。如点(9.80,2.0)与(2.31,0.5)并代入上式可得k=0.2N/cm,C=0.04,所以函数表达式为:F=0.2x+0.04。(3)由F=kx+C知,当x=0时,F=C,因此,式中常数C表示弹簧的重力为0.04N。若忽略弹簧的重力,则F=kx,因此,式中常数k=F/x表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力,即劲度系数。(4)已知弹簧的总长为lx,则F=kx+C=k(lx-40)+C=0.2lx-7.96。答案见解析本讲稿第二十四页，共二十四页