实验-胡克定律-课件.pptx

1、精品课件运动和力人教版 实验：胡克定律实验：胡克定律特级教师优秀课件精选思维导图思维导图高考考纲高考考纲掌握探究弹簧弹力与伸长量关系实验的原理，并能自主解决有关其拓展实验（测量橡皮筋的杨氏模量、探究弹簧的弹性势能）的原理分析问题。复习目标复习目标掌握图像法处理数据的基本原则，给到数据能够正确地选取坐标量度并描点作图。由 F-x 图象，能够根据实验原理分析其上图线偏移的实验误差原因。实验原理实验原理弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。F弹=G由刻度尺测得钩码的重力F弹G实验器材实验器材铁架台弹簧钩码刻度尺坐标纸实验步骤实验步骤挂弹簧，测原长

2、挂钩码，测总长，记录钩码质量和弹簧的长度改变钩码个数，重复实验多次实验步骤实验步骤 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l 0，即原长。如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L，计算钩码的重力，并填写在记录表格里。改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次。注意事项注意事项钩码数量不要挂太多，防止超过弹簧的弹性限度。使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。注意事项注意事项不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。例题探究弹簧弹力与

3、伸长量之间关系的实验操作在探究弹力与弹簧伸长的关系的实验中，已有的实验器材是：铁架台、一只长度较长的弹簧和多个已知质量的相同钩码。为完成该实验，某同学按如图所示的装置结构，设计的操作步骤如下：A.先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0；B.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；C.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；D.依次在弹簧下端挂上1个，2个、3个、4个钩码，分别记下钩码静止时弹簧的长度 L1，L2，.，然后取下钩码；由 x=Ln-L0 计算出弹簧伸长量 x，并记录在表格内；例题探究弹簧

4、弹力与伸长量之间关系的实验操作E.解释函数表达式中常数的物理意义；F.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；G.整理仪器。(1)设计的操作有几个步骤顺序不合理，合理的顺序是：A、B、_、G(2)为完成实验，还需要的实验器材有：_D C F E刻度尺测原长固定铁架台记数据画曲线找函数关系函数关系的物理意义整理仪器例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的实验操作在“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

5、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此实验研究的是，弹性限度内，弹力与弹簧伸长量之间的关系悬挂钩码方法的原理是平衡时，钩码的重力等于弹簧的弹力弹簧的伸长量不能直接测出，需用挂钩码以后测得的长度减去弹簧的原长得到此实验研究的是弹力和弹簧伸长量的关系，故实验过程中不能更换弹簧；另，不同的弹簧，其劲度系数不同，故拉力与伸长量之比不可能相等。AB探究弹簧弹力与伸长量之间的关系-数据处理知识梳理知识梳理统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位探究弹簧弹力与伸长量之间的关系-数据处理知识梳理知识梳理列表法弹力 F 与弹簧伸长量 x

6、 的比值在误差允许范围内是相等的探究弹簧弹力与伸长量之间的关系-数据处理知识梳理知识梳理图象法用描点法作F-x 图。连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量变化的图线。写出F(x)的函数关系式，首先尝试一次函数，若不行则考虑二次函数。F=k x劲度系数观察所描点的走向试探性连线决定用直线连接例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的数据处理（2012年广东高考题）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在_方向（填“水平”或“竖直”）。(2)弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加 10g

7、 砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为_。由表可知所用刻度尺的最小分度为_。测得数据的最后一位都是估读的，即倒数第二位表示最小分度小数点后只有一位，其它数据小数点后均是两位竖直静止L3mm没有估读例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的数据处理挂砝码盘以前弹簧的长度挂砝码盘以后弹簧的长度(3)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值（填“L0”或“Lx”）。描的点表示每增加10g砝码，弹簧对应的伸长量横坐标表示弹簧长度与添加第一个砝码前弹簧长度的差值(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_

8、g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s）。Lx4.910挂砝码盘前后弹簧的长度增加了2cm砝码盘的质量为10g砝码的质量弹簧的伸长量图线的斜率例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的数据处理(2015福建理综19(1)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l 为_ cm；(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是_；(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的

9、钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重l=(14.667.73)cm6.93 cm14.66cm6.93随意增减钩码时，若增加钩码数量过多，会导致超出弹簧的_会使作图不方便形变范围A例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的数据处理(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l 与弹力F 的关系图线，图线的AB 段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_.钩码重力超过弹簧弹力范围伸长量与弹力已不成线性关系钩码重力超过弹簧弹力范围胡克定律实验的常见出题方向规律总结规律总结数据分析考察数据记录的正误描点画图线作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点；不在直线上的点要尽可能对称

10、分布在直线的两侧；偏离太远的个别点应该舍去。求劲度系数横纵坐标轴的物理意义斜率的物理意义 注意单位统一某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示。练习练习(1)根据表中数据在图4中作出Fx 图线.(2)根据Fx 图线可以求得弹簧的劲度系数为_ N/m.50知识梳理知识梳理探究弹簧弹力与伸长量之间的关系-误差分析操作过程中的误差数据处理时的误差弹簧自身重力的影响不可忽略钩码标值不准确弹簧长度测量不准确画图时描点及连线不准确例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的误差分析一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧

11、伸长关系”的实验，采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量 x 的关系图象如图乙所示。（重力加速度g=10m/s）(1)由图乙可知该弹簧的劲度系数为_N/m(2)由图乙可求得小盘的质量为_kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“相同”）。在F-x 图象中，_表示劲度系数在F-x 图象中，哪一点表示挂小盘，没挂砝码？该点的物理意义是_挂小盘时，弹簧伸长1cm斜率k2000.2例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的误差分析一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验，采用如图

12、甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量 x 的关系图象如图乙所示。（重力加速度g=10m/s）(1)由图乙可知该弹簧的劲度系数为_N/m(2)由图乙可求得小盘的质量为_kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比_（填“偏大”“偏小”或“相同”）。在F-x 图象中，_表示劲度系数斜率k2000.2小盘的质量是否会导致斜率（即F-x图线的倾斜程度）发生变化？小盘的重力不记录在数据中小盘的质量只会影响红点在 x 轴上的位置不会相同例题探究弹簧弹力与伸长量之间关系的误差分析某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验

13、，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，最后画出的图象可能是下图中的（）弹簧竖直悬挂起来以后，由于重力的影响，弹簧会_伸长没有挂钩码，弹簧已经有了一段伸长量A B C DC例题-其他实验方法(2014新课标全国23)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读

14、出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s)。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.(1)将表中数据补充完整：_；_.例题-其他实验方法(2)以n为横坐标，1/k为纵坐标，在下图给出的坐标纸上画出1/kn图象.(3)下图中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)

15、的关系表达式为k=_N/m。例题-其他实验方法探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系整个弹簧的自由长度为11.88 cm未挂重物挂0.1kg重物弹簧的圈数同一根弹簧内部各部分之间的力有什么关系？平衡条件各部分的力都相等81.70.0122例题-其他实验方法81.70.0122例题-其他实验方法直线近似通过原点所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系表达式(60,0.034)(6,0.003)根据图象，可得k与n的关系对于同一根弹簧，其圈数和其自由长度之间有_关系正比将n与l0的

16、关系代入k-n的关系式中例题-其他实验方法在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中：(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间的关系图线。(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为_。(结果保留三位有效数字)例题-其他实验方法？描点画线求k0 2244668810高考考情演变高考考情演变例题例题-拓展实验拓展实验（1）在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是（）A.N B.m C.N/m D.pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图所示

17、的实验装置可以测量出的杨氏模量Y的值。首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该为_，测量工具b应该是_。（3）下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。请作出F-x图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k=_N/m(4)这种橡皮筋的Y值等于_。毫米刻度尺螺旋测微器例题例题-拓展实验拓展实验F=kxL=20.00cmD=4.000mm？Y的单位描点画图求k求Y例题例题-拓展实验拓展实验F=kxL=20.00cmD=4.000mm？Y的单位描点画图求k求Y=312.5N/m例题例题-拓展实验（探究

18、弹簧的弹性势能）拓展实验（探究弹簧的弹性势能）(2016全国卷22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。(1)实验中涉及到下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号)。打点计时器使用：先开电源，后放物块例题例题-拓展实验（探究弹簧的弹性势能）拓展实验（探究弹簧的弹性势能）(2)图中M和L

19、纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_ m/s。比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。1.29物块仍在加速，未与弹簧脱离。物块匀速运动，已与弹簧脱离。物块完全被弹簧弹开后的一端时间内，物块做_运动匀速直线例题例题-拓展实验（探究弹簧的弹性势能）拓展实验（探究弹簧的弹性势能）(2)图中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物

20、块脱离弹簧时的速度为_ m/s。比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。1.29弹簧的弹性势能越大，物块脱离弹簧时的速度_两条纸带中，纸带_对应的物块脱离弹簧时的速度大M相邻点间距M_NvM_vN越大M方法技巧方法技巧测量橡皮筋的杨氏模量实验探究弹簧的弹性势能实验F=kx测k测Y注意测量仪器的选择注意物体运动过程中的能量转化关系弹性势能动能练习练习某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连。弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，

21、小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。回答下列问题：(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_(填正确答案标号)。A.小球的质量m B.小球抛出点到落地点的水平距离sC.桌面到地面的高度h D.弹簧的压缩量xE.弹簧原长l0ABC练习练习(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek_。(3)图中的直线是实验测量得到的sx图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，sx图线的斜率会_(填“增大”、“减小”或“不变”)：如果m不变，h增加，sx图线的斜率会_(填“增

22、大”、“减小”或“不变”)。由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与x的_次方成正比。减小增大二随堂练习随堂练习如图所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图所示。则下列判断正确的是（）A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200N/mD.该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变BCD随堂练习随堂练习某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h=25.0cm，且开口向下的小筒中（没有

23、外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以同弹簧的下端接触），如图所示，如果本实验的长度测量工具只能测出筒的下端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F-l变化的图线如图所示，则弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长l0=_m。1000.15随堂练习随堂练习在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究。(1)某次测量如图乙所示，指针示数为_cm。16.0012.5能随堂练习随堂练习（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力。关于此操作，下列选项中规范的做法是_；A。逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码

24、后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重6.93A超过了弹簧的弹性限度随堂练习随堂练习25.850.98弹簧的原长(2016四川理综8)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用米尺测量A、O之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_.(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_.A.弹簧原长B.当地重力加速度C.滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将_.A.增大 B.减小 C.不变CB随堂练习随堂练习课堂总结课堂总结实验：胡克定律弹簧测力计的使用不能超过_逐个加减砝码数据处理描点画F-x图作图线时，尽可能使直线通过_坐标描点；不在直线上的点要尽可能_直线的两侧；偏离太远的个别点应该_。误差分析弹簧自身的重力引起的图线右移弹性限度较多对称分布舍去课堂总结课堂总结实验：胡克定律测量橡皮筋的杨氏模量探究弹簧的弹性势能先测k，后测Y注意分析物体运动过程中的能量转化