实验二-探究弹力和弹簧伸长量的关系课件.ppt

1、第二章第二章 相互作用相互作用实验二 探究弹力和弹簧伸长量的关系目 录ONTENTS123目 录ONTENTS123自 主 梳 理知识 梳理基础 深化实验目的实验目的1探究弹力和弹簧伸长量的关系探究弹力和弹簧伸长量的关系2学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律实验原理实验原理 1如右图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，如右图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等平衡时弹簧产生的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钩码拉力下的伸长量用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵，建

2、立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所，在坐标系中描出实验所测得的各组测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系就可探知弹力大小与伸长量间的关系实验器材实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重锤线铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重锤线实验步骤实验步骤自 主 梳 理知识 梳理基础 深化1将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，将弹簧的一端挂在铁架台上，

3、让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长，即原长2如下图所示，在弹簧下端挂质量为如下图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，的钩码，测出此时弹簧的长度测出此时弹簧的长度l1，记录，记录m1和和l1，填入自己设计的表格中，填入自己设计的表格中3改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.自 主 梳 理知识 梳理基础 深化数据处理数据处理1以弹力以

4、弹力F(大小等于所挂钩码的重力大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，为横坐标，用描点法作图连接各点，得出弹力用描点法作图连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量随弹簧伸长量x变化的图线变化的图线2以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函数表达式中以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数，并解释函数表达式中常数的物理意义常数的物理意义误差分析误差分析1钩码标值不准确造成系统误差钩码标值不准确造成系统误差2弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差弹簧长度的测量和作图时造成偶然误差注意事项注意事项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

5、度，要注意观所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止察，适可而止2每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些作出的图线准确度更高一些自 主 梳 理知识 梳理基础 深化3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差大误差4描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使不描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使不在直线上的点均匀分布在直

6、线的两侧在直线上的点均匀分布在直线的两侧5记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长、总长l及弹簧伸长量的对应及弹簧伸长量的对应关系及单位关系及单位6坐标轴的标度要适中坐标轴的标度要适中实验改进实验改进 本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自身重力的影响：小弹簧自身重力的影响：1一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验2另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来另一个

7、方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度提高实验的精确度自 主 梳 理知识 梳理基础 深化3利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力拉力或推力)时，计算机上时，计算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图甲、乙所示如图甲、乙所示)，分析图象得出结，分析图象得出结论论目 录ONTENTS123知识 梳理基础 深化如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质

8、量且相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系的关系(1)为完成实验，还需要的实验器材有：为完成实验，还需要的实验器材有：_(2)实验中需要测量的物理量有：实验中需要测量的物理量有：_(3)图乙是弹簧弹力图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量与弹簧伸长量x的的Fx图线，图线，由此可求出弹簧的劲度系数为由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点是由于图线不过原点是由于_(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：为完成该实验，设计的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组以弹簧伸长量为

9、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；对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C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；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；D依次在弹簧下端挂上依次在弹簧下端挂上1个、个、2个、个、3个、个、4个个钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；并记录在表格内，然后取下钩码；E以弹簧伸长量为自

10、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；虑二次函数；F解释函数表达式中常数的物理意义；解释函数表达式中常数的物理意义；G整理仪器整理仪器请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_典型例题解析考点一考点一 实验原理及实验误差的分析实验原理及实验误差的分析知识 梳理基础 深化解析典型例题考点一考点一 实验原理及实验误差的分析实验原理及实验误差的分析(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量；根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹

11、簧原长和形变量；(2)根据实验根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量量(或与弹簧对应的长度或与弹簧对应的长度)；(3)取图象中取图象中(0.5，0)和和(3.5，6)两个点，代入两个点，代入Fkx可得可得k200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得弹簧不加外力时就有形，由于弹簧自身的重力，使得弹簧不加外力时就有形变量变量(4)根据完成实验的合理性可知，先后顺序为根据完成实验的合理性可知，先后顺序为CBDAEFG.【答案答案】(1)刻度尺刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力及对应的伸长量弹簧原长、

12、弹簧所受外力及对应的伸长量(或与弹簧对或与弹簧对应的长度应的长度)(3)200 弹簧自身重力弹簧自身重力(4)CBDAEFG考点 突破题型 透析典型例题考点二考点二 数据处理与误差分析数据处理与误差分析利用如图甲所示装置做利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”实验所用的钩码每只的质量为实验所用的钩码每只的质量为30 g实验中，先测实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中将数据填在表中(弹力始终未

13、超过弹性限度，取弹力始终未超过弹性限度，取g10 m/s2)【解析】1)弹力大小弹力大小F跟弹簧总跟弹簧总长度长度x之间的函数关系之间的函数关系图线如图所示图线如图所示(1)在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线之间的函数关系的图线(2)由图线求得该弹簧的劲度系数由图线求得该弹簧的劲度系数k_N/m.(2)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k等于等于Fx关系图线的斜率，故关系图线的斜率，故(1)图见解析图见解析 (2)27考点 突破题型 透析典型例题 考点三考点三 实验的改进与创新实验的改进与创新在在“探究弹簧伸长量与弹力的关系，

14、并测定弹簧的劲度系数探究弹簧伸长量与弹力的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装的实验中，实验装置如右图所示所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实置如右图所示所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，将验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度测出相应的弹簧总长度(1)有一个同学通过以上实验测量后把有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标图中描点，组数据在坐标图中描点，请作出请作出FL线线(2)由此图线可得出的结论是由此图线可得出的结论是_该弹

15、簧的原长为该弹簧的原长为L0_cm，劲度系数，劲度系数k_N/m.(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据不必填写其实验测得的具体数据)解析考点 突破题型 透析解析 考点三考点三 实验的改进与创新实验的改进与创新(1)如下图所示如下图所示(2)由图线可得出的结论：在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比弹簧的原由图线可得出的结论：在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比弹簧的原长为长为10 cm，劲度系数，劲度系数k25 N/m.(3)如下表所示如下表所示典型例题【答案答案】见解析见解析目 录ONTENTS123