2022届高考物理一轮全程-2-4-实验(一)探究弹力与弹簧伸长量的关系课件2.ppt
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1、第一页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第一页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验目的实验目的1探究弹力与弹簧伸长的定量关系探究弹力与弹簧伸长的定量关系2学会利用图象研究两个物理量之间的学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法关系的方法第二页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第二页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验原理实验原理1如图所示,弹簧在下端悬挂钩如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等弹力与所挂钩码的重力大小相等2用刻度尺测出弹簧在不同的钩用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量码拉力下的伸长量x,建立坐标
2、系,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小以纵坐标表示弹力大小F,以横坐,以横坐标表示弹簧的伸长量标表示弹簧的伸长量x,在坐标系,在坐标系中描出实验所测得的各组中描出实验所测得的各组(x、F)对应的点,用平滑的曲线连接起对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量的关系探知弹力大小与伸长量的关系第三页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第三页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验器材实验器材轻质弹簧轻质弹簧(一根一根),钩码,钩码(一盒一盒),刻度尺,铁,刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板架台,重垂线,坐标纸,三角板第四页,编辑于星期一:
3、十三点 四十七分。第四页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验步骤实验步骤1如图所示,将铁架台放于如图所示,将铁架台放于桌面上桌面上(固定好固定好),将弹簧的一,将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺在挨近弹簧处将刻度尺(最小最小分度为分度为mm)固定于铁架台上,固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否并用重垂线检查刻度尺是否竖直竖直2记下弹簧下端不挂钩码时记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度所对应的刻度L0.第五页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第五页,编辑于星期四:二十点 二十八分。3在在弹弹簧下端挂上一个簧下端挂上一个钩码钩码,待,待钩码钩码静静止
4、后,止后,记记下下弹弹簧下端所簧下端所对应对应的刻度的刻度L1.钩码钩码个数个数刻度刻度伸伸长长量量x弹弹力力F01236L0L1L2L3L6x1L1L0 x2L2L0 x3L3L0 x6L6L0F1F2F3F6第六页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第六页,编辑于星期四:二十点 二十八分。4.用上面方法,用上面方法,记记下下弹弹簧下端挂簧下端挂2个、个、3个、个、4个个钩码时钩码时,弹弹簧下端所簧下端所对应对应的刻度的刻度L2、L3、L4,并将所得数据,并将所得数据记录记录在表格中在表格中5用用xnLnL0计计算出算出弹弹簧挂簧挂1个、个、2个、个、3个个钩码时钩码时弹弹簧的伸簧的伸长长量,
5、并根据当地重力加速度量,并根据当地重力加速度值值g,计计算出所挂算出所挂钩码钩码的的总总重力,重力,这这个个总总重力就等于重力就等于弹弹簧簧弹弹力的大力的大小,将所得数据填入表格小,将所得数据填入表格6根据所根据所测测数据在坐数据在坐标纸标纸上描点,最好以上描点,最好以弹弹簧簧弹弹力力为纵为纵坐坐标标,以,以弹弹簧的伸簧的伸长长量量为为横坐横坐标标第七页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第七页,编辑于星期四:二十点 二十八分。7按照按照图图中各点的分布与走向,中各点的分布与走向,尝试尝试作作出一条平滑的曲出一条平滑的曲线线(包括直包括直线线),所画的点,所画的点不一定正好都在不一定正好都在这这
6、条曲条曲线线上,但要注意使上,但要注意使曲曲线线两两侧侧的点数大致相同的点数大致相同8以以弹弹簧的伸簧的伸长为长为自自变变量,写出曲量,写出曲线线所所代表的函数,首先代表的函数,首先尝试尝试一次函数,如果不一次函数,如果不行行则则考考虑虑二次函数二次函数9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第八页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第八页,编辑于星期四:二十点 二十八分。数据处理数据处理根据所测数据在坐标纸上描点,以弹力为根据所测数据在坐标纸上描点,以弹力为纵坐标,以弹簧伸长为横坐标按照图中纵坐标,以弹簧伸长为横坐标按照图中各点的分布与走向,尝试作一条平滑的曲各点的分布与
7、走向,尝试作一条平滑的曲线线(包括直线包括直线),如果所画的点不在同一条,如果所画的点不在同一条曲线上,那么应该使曲线两边的点数大致曲线上,那么应该使曲线两边的点数大致相同根据图象形状,利用数学知识,写相同根据图象形状,利用数学知识,写出以弹簧伸长为自变量,弹力为函数的函出以弹簧伸长为自变量,弹力为函数的函数关系式理解函数表达式中常数的物理数关系式理解函数表达式中常数的物理意义意义本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系,在误差范围内有关系,在误差范围内有Fkx,其中,其中F为弹为弹力,力,x是弹簧伸长量,是弹簧伸长量,k是一个由弹簧决定是一个由弹簧决定的物
8、理量的物理量第九页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第九页,编辑于星期四:二十点 二十八分。注意事项注意事项1实验过程中,注意拉力不要超过弹簧实验过程中,注意拉力不要超过弹簧弹性限度测量弹簧长度时,不要用手拉弹性限度测量弹簧长度时,不要用手拉弹簧,在弹簧自然竖直状态去测量弹簧,在弹簧自然竖直状态去测量2强调实验的探索性,即实验前并不知强调实验的探索性,即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系,如果是道弹力和弹簧的伸长有什么关系,如果是验证性实验,在坐标纸上描点以后所作直验证性实验,在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律,但这是个探线的根据就是所验证的规律,但这是个探索性实验,实验前
9、并不知道这个规律,所索性实验,实验前并不知道这个规律,所以描点以后作的曲线是试探性的,只是在以描点以后作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点来拟合这些点第十页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十页,编辑于星期四:二十点 二十八分。3做出直做出直线线之后,要用初中学之后,要用初中学过过的正比例的正比例函数函数(一次函数一次函数)的知的知识识写出直写出直线线所代表函数所代表函数解析式,即写出解析式,即写出Fkx.然后然后选选定一定一组组F和和x,从而确定从而确定k的的值值但但这这个个实验实验的重点在于它的的重点在于它的探索性
10、,比例系数的精确度不是重点探索性,比例系数的精确度不是重点4要要认识认识系数系数k的物理意的物理意义义,即在伸,即在伸长长量一量一定定时时k越大越大弹弹力也越大,它反映了力也越大,它反映了弹弹簧的簧的“劲劲度度”5使用使用弹弹簧的伸簧的伸长长数据数据时应时应采用采用(ll0),即,即弹弹簧簧长长度度变变化量如果化量如果实验实验中不用中不用弹弹簧的簧的伸伸长长而用而用弹弹簧的簧的总长总长,得到的不是正比例,得到的不是正比例函数函数第十一页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十一页,编辑于星期四:二十点 二十八分。误差分析误差分析1本实验误差的主要来源为读数和作图本实验误差的主要来源为读数和作图时
11、的偶然误差时的偶然误差2弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响力的影响3为了减小误差,要尽量多测几组数据为了减小误差,要尽量多测几组数据第十二页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十二页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验目的实验目的验证力的合成的平行四边形定则验证力的合成的平行四边形定则实验原理实验原理当两个力共同作用使橡皮条伸长到结点当两个力共同作用使橡皮条伸长到结点O,一个力作用也使橡皮条伸长到结点一个力作用也使橡皮条伸长到结点O时,时,这一个力就是前两个力的合力这一个力就是前两个力的合力第十三页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十三页,编辑于星期四
12、:二十点 二十八分。实验器材实验器材方木板一块,弹簧秤两个,白纸,橡皮条方木板一块,弹簧秤两个,白纸,橡皮条一段,细绳套两个,图钉一段,细绳套两个,图钉(若干若干),三角板,三角板,刻度尺,铅笔刻度尺,铅笔第十四页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十四页,编辑于星期四:二十点 二十八分。实验步骤实验步骤1用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上方木板上2用图钉把橡皮条一端固定在板上的用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点,点,用两条细绳套系在橡皮条的另一端用两条细绳套系在橡皮条的另一端3用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡
13、皮条,使橡皮条伸长,结互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置点到达某一位置O(如图所示如图所示)第十五页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十五页,编辑于星期四:二十点 二十八分。4用用铅铅笔描下笔描下结结点点O的位置和两条的位置和两条细绳细绳套套的方向,并的方向,并记录弹记录弹簧秤的簧秤的读读数在白数在白纸纸上上按比例作出两个按比例作出两个弹弹簧的拉力簧的拉力F1和和F2的的图图示示利用刻度尺和三角板根据平行四利用刻度尺和三角板根据平行四边边形定形定则则求出合力求出合力F.5只用一个只用一个弹弹簧秤,通簧秤,通过细绳过细绳套把橡皮条的套把橡皮条的结结点拉到与前面相同的位置点拉到与
14、前面相同的位置O,记记下下弹弹簧秤的簧秤的读读数和数和细绳细绳的方向,按同的方向,按同样样的比例用刻度尺的比例用刻度尺从从O点起做出点起做出这这个个弹弹簧秤的拉力簧秤的拉力F的的图图示示6比比较较F与用平行四与用平行四边边形定形定则则求得的合力求得的合力F,在,在实验误实验误差允差允许许的范的范围围内是否相等内是否相等第十六页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第十六页,编辑于星期四:二十点 二十八分。7改改变变两个分力两个分力F1和和F2的大小和的大小和夹夹角,再重角,再重复复实验实验两次,比两次,比较较每次的每次的F与与F是否在是否在实验误实验误差允差允许许的范的范围围内相等内相等第十七页,
15、编辑于星期一:十三点 四十七分。第十七页,编辑于星期四:二十点 二十八分。数据处理数据处理用两个弹簧秤分别勾住绳套,互成角度地拉用两个弹簧秤分别勾住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O后,需用铅笔记录下后,需用铅笔记录下O点的位置,记录下点的位置,记录下两条细绳的方向及对应的两个弹簧秤的示两条细绳的方向及对应的两个弹簧秤的示数,用两个弹簧秤分别向两个方向拉橡皮数,用两个弹簧秤分别向两个方向拉橡皮条时,必须保证弹簧秤与木板平面平行条时,必须保证弹簧秤与木板平面平行用铅笔和刻度尺在白纸上从用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细点沿着两条细
16、绳的方向画直线,并按一定的标度作出两绳的方向画直线,并按一定的标度作出两个力个力F1和和F2的图示,此时一定要对应好的图示,此时一定要对应好F1、F2的方向与大小;然后用平行四边形定则的方向与大小;然后用平行四边形定则作出合力作出合力F;然后只用一个弹簧秤,用同样的;然后只用一个弹簧秤,用同样的方法作出与方法作出与F1和和F2共同作用效果相同的力共同作用效果相同的力F,最后,一定要实现本实验的实验目的,最后,一定要实现本实验的实验目的,就是比较就是比较F和和F的大小及方向的关系,从而验的大小及方向的关系,从而验证力的平行四边形定则证力的平行四边形定则第十八页,编辑于星期一:十三点 四十七分。第
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