第3章力与相互作用实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系 课件（沪科版高中物理必修1）

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1、实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系,第3章 力与相互作用,目标定位,1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用图像法处理实验数据. 3.能根据Fx、Fl图像求出弹簧的劲度系数.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,1.如图1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受到的重力 .弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用 测出，其伸长量x可以用弹簧的长度减去 来求得.,一、实验原理,图1,大小相等,刻度尺,原长,2.建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)

2、对应的点，作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据实验所得的图像，就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关系.,、钩码(一盒)、 、铁架台.,二、实验器材,轻弹簧,刻度尺,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态时的长度l0，即原长. 2.如图2所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.,三、实验步骤,图2,3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5. 4.计算出每次弹簧的伸长量x(xll0)和弹簧受到的拉力F(Fmg)，并将数据填入表格.,1.建立直角坐标系，以

3、F为纵轴，x为横轴，根据测量数据用描点法作图.连接各点得出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量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.,四、数据处理,1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.为了减小误差，要尽量多测几组数据. 2.弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差.为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧.,五、误差分析,1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度. 2.测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间

4、的不同，明确三者之间的关系. 3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位. 4.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线. 5.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响.,六、注意事项,例1 (1)(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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.用刻度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,答案,解析,解析 本实验中

5、应以需要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，以改变对弹簧的拉力，实验时弹簧要处于竖直位置，故A、B正确； 弹簧的伸长量为弹簧拉长后的长度与原长的差，故C错误； 对于不同的弹簧，其所受拉力与伸长量之比是不同的，故D错误.,(2)某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0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,答案,解析,解析 由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C.,例2 某同学探

6、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”).,答案,解析,解析 为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向.,竖直,解析 弹簧静止稳定时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至0.1mm，所以刻度尺的最小分度为1 mm.,(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10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.,表中有

7、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_.,答案,解析,稳定,L3,1 mm,解析 由题图知所挂砝码质量为0时，x为0， 所以xLLx(L为弹簧长度).,(3)图3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”).,图3,答案,解析,Lx,(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_g.(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 N/kg),答案,解析,解析 由胡克定律Fkx知，mgk(LLx)，即mgkx，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数,4.9,10,达标检测,1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关

8、系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图4所示，根据图像回答以下问题： (1)弹簧的原长为_. (2)弹簧的劲度系数为_.,答案,1,2,解析,图4,10 cm,1 000 N/m,1,2,2.某同学用如图5所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8 N/kg),图5,1,2,图6,(1)根据所测数据在图6坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码总质量m的关系曲线.,解析,答案,答案 见解析图,1,2,解析 根据表格中的各组数据在坐标纸上标出相应的点，然后用平滑曲线连接这些点，作出的图像如图所示.,1,2,(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为_N/m.,04.9,25.00,解析 根据作出的图线可知，钩码质量在0500 g范围内图线是直线，表明弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.在这个范围内的曲线上找到相距较远的两点，,解析,答案,1,2,