高考物理总复习 第5讲 实验：探究弹力和弹簧伸张的关系课件 新人教版必修1.ppt

弹力 伸长 外力 刻度尺 由拉长后的长度减去弹 簧原来的长度 弹簧 刻度尺 3 按照图中各点的分布与走向 尝试作出一条平滑的曲线 包括直线 4 以弹簧的伸长量为自变量 写出曲线所代表的函数 5 解释函数表达式中常量的物理意义 五 误差分析1 本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的 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 可以提高实验的准确度 2 弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源 所以 测量时尽量精确地测量弹簧的长度 3 在f x图象上描点 作图不准确 六 注意事项1 每次增减钩码测量有关长度时 均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态 否则 弹簧弹力将可能与钩码重力不相等 2 弹簧下端增加钩码时 注意不要超过弹簧的限度 3 测量有关长度时 应区别弹簧原长l0 实际总长l及伸长量x三者之间的不同 明确三者之间的关系 4 建立平面直角坐标系时 两轴上单位长度所代表的量值要适当 不可过大 也不可过小 5 描线的原则是 尽量使各点落在描画出的线上 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 6 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 七 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小弹簧自重的影响 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 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提高实验的精确度 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 传感器与电脑相连 对弹簧施加变化的作用力 拉力或推力 时 电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象 如图乙所示 分析图象得出结论 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 尝试解答 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 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来改变对弹簧的拉力 以探索弹力与弹簧伸长的关系 并且拉力和重力平衡 所以选a b 2 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x 0 所以选c 答案 1 ab 2 c 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 图乙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 填 l0 或 lx 的差值 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 重力加速度取9 8m s2 尝试解答 为了使弹簧弹力等于砝码重力和读数准确 弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向 弹簧悬挂后 等弹簧静止时 长度记为l0 以cm为单位 记录数据除了l3外 其余数据小数点后面都是两位 因此记录不规范的是l3 刻度尺读数要估读一位 因此精确位是小数点后面第一位 即刻度尺的最小分度为mm 对应学生用书p37 1 2012 临沂模拟 如图 甲 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 乙 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 弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比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 2 2011 安徽高考 为了测量某一弹簧的劲度系数 将该弹簧竖直悬挂起来 在自由端挂上不同质量的砝码 实验测出了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据 其对应点已在图上标出 g 9 8m s2 1 作出m l的关系图线 2 弹簧的劲度系数为 n m 解析 1 如图所示 让直线通过尽可能多的点 3 2012 杭州模拟 某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中 设计了如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 将数据填在表中 弹簧始终在弹性限度内 1 根据实验数据在如图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小f跟弹簧总长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 解析 1 图线如图所示 4 2012 庆阳模拟 在 探究弹力和弹簧伸长的关系 并测定弹簧的劲度系数 的实验中 实验装置如图 所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了水平向右恒定的拉力 实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度 再将5个钩码逐个挂在绳子的下端 每次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6组数据描点在坐标图中 请作出f l图线 2 由此图线可得出该弹簧的原长l0 cm 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 4 该同学实验时 把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于 缺点在于 2 弹簧的原长l0即为弹力为零时弹簧的长度 由图象可知 l0 5 10 2m 5cm 劲度系数为图象直线部分的斜率 k 20n m 3 记录数据的表格如下表 4 优点是 避免弹簧自身所受重力对实验的影响 缺点是 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差 答案 1 见解析 2 520 3 4 见解析 5 2012 安徽省省城名校联考 某同学在研究性学习中 利用所学的知识解决了如下问题 一轻弹簧一端固定于某一深度为h 0 25m 且开口向右的小筒中 没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内 如图甲所示 如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l 现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数 该同学通过改变挂钩码的个数来改变l 作出f l变化的图线如图乙所示 1 由此图线可得出的结论是 2 弹簧的劲度系数为 n m 弹簧的原长l0 m 3 该同学实验时 把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较 优点在于 缺点在于 解析 设弹簧原长为l0 由图可知 弹簧伸长量可表示为h l l0 由胡克定律可得f k h l l0 f l图线斜率表示弹簧的劲度系数 k 100n m f l图线在纵轴截距表示l 0时f 10n 代入f k h l l0 解得弹簧的原长l0 0 15m 答案 1 在弹性限度内 弹力与弹簧的伸长量成正比 2 1000 15 3 避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与筒及绳子与滑轮