第三章 实验 探究弹力与弹簧伸长量的关系ppt课件

1、实验探求弹力与弹簧伸长量的关系第三章研讨物体间的相互作用学习目的1.探求弹力与弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用列表法、图象法、函数法处置实验数据.3.能根据Fx、FL图象求出弹簧的劲度系数.内容索引技艺贮藏明确原理 提炼方法题型演练学以致用 实训演练达标检测检测评价 达标过关技艺贮藏一、实验目的一、实验目的1.探求弹力与弹簧伸长量之间的关系探求弹力与弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用列表法、图象法、函数法处置实验数据学会利用列表法、图象法、函数法处置实验数据.3.能根据能根据Fx、FL图象求出弹簧的劲度系数图象求出弹簧的劲度系数.二、实验器材二、实验器材弹簧、弹簧、 、钩码、铁架台、钩码、铁

2、架台.刻度尺三、实验原理三、实验原理1.如图如图1甲所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的甲所示，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遭到的重力弹力与所挂钩码遭到的重力 .如图乙，弹簧的原长与挂上钩码如图乙，弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用后弹簧的长度可以用 测出，其伸长量测出，其伸长量x可以用弹簧的长度减去弹可以用弹簧的长度减去弹簧的簧的 来求得来求得.图1大小相等刻度尺原长2.建立平面直角坐标系，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)对应的点，用_衔接起来，根据实验所得的图象，就可探求弹力

3、大小与弹簧伸长量之间的关系.平滑曲线四、实验步骤四、实验步骤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_ 形状时的长度形状时的长度L0，即原长，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L1.3.改动所挂钩码的质量，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、.图2自然伸长4.计算出每次弹簧的伸长量x(x )和弹簧遭到的拉力F(Fmg)，并将数据填入表格. 1234567F/N0 L/cm x/cm0 LL0五、数据处置五、数据处置

4、1.建立直角坐标系，以建立直角坐标系，以F为纵轴、为纵轴、x为横轴，根据丈量数据用描点法为横轴，根据丈量数据用描点法作图作图.衔接各点得出衔接各点得出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以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数.首先尝试一次首先尝试一次函数，假设不行那么思索二次函数函数，假设不行那么思索二次函数.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的物理意义.六、误差分析六、误差分析1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶尔误差本实验误差

5、的主要来源为读数和作图时的偶尔误差.为了减小误差，为了减小误差，要尽量要尽量 测几组数据测几组数据.2.弹簧竖直悬挂时，未思索弹簧本身重力的影响会带来系统误差弹簧竖直悬挂时，未思索弹簧本身重力的影响会带来系统误差.为了为了减小该系统误差，实验中应运用减小该系统误差，实验中应运用 弹簧弹簧.多轻质题型演练例例1以下是某同窗所进展的以下是某同窗所进展的“探求弹力与弹簧伸长量的关系的实验探求弹力与弹簧伸长量的关系的实验步骤：步骤：(1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上，竖直悬挂起来，在弹簧下挂一将一个弹簧的上端固定在铁架台上，竖直悬挂起来，在弹簧下挂一个钩码，记下钩码的质量个钩码，记下钩码的质量m1，

6、此时弹簧平衡，弹力大小为，此时弹簧平衡，弹力大小为F1m1g，并用刻度尺丈量出此时弹簧的长度并用刻度尺丈量出此时弹簧的长度L1，并记录到表格中，并记录到表格中.答案见解析答案见解析解析还应该测出弹簧的原长解析还应该测出弹簧的原长L0，此时应在不挂钩码的情况下，让弹，此时应在不挂钩码的情况下，让弹簧坚持自然下垂形状，用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为簧坚持自然下垂形状，用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为L0；一、实验原理及操作答案解析(2)再添加钩码，反复上述的操作，得到多组数据.(3)以力F为纵坐标，以弹簧长度Lx为横坐标，根据所测的数据在坐标纸上描点.答案见解析解析建立坐标系时应该以

7、弹簧的伸长量为横坐标，由于探求的是弹力与弹簧伸长量的关系；(4)按坐标纸上所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(包括直线).(5)根据图线的特点，分析弹簧的弹力F与弹簧长度Lx的关系，并得出实验结论.以上步骤中至少有三个不当之处，请将不合理的地方找出来并进展修正.答案见解析解析应分析弹力与弹簧伸长量的关系.答案解析总结提升总结提升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制.2.丈量长度时，应区别弹簧原长L0、实践长度L及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系.为了减小弹簧本身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时坚持自然下垂形状，而不是平放在程度面上处于自然伸

8、长形状.3.记录数据时要留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本身重力带来的影响.二、实验数据的处置例例2某同窗探求弹力与弹簧伸长量的关系某同窗探求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.弹簧轴线和刻度弹簧轴线和刻度尺都应在尺都应在_方向方向(填填“程度或程度或“竖直竖直).解析为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，弹簧轴线和刻解析为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产

9、生，弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向度尺均应在竖直方向.答案解析竖直(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；在砝码盘中每次添加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30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_.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，规范数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，所以刻度尺的最小分

10、度为1 mm.答案解析稳定L31 mm(3)图3是该同窗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).答案解析图3解析由题图知所挂砝码质量为解析由题图知所挂砝码质量为0时，时，x为为0，所以，所以xLLx(L为弹簧长为弹簧长度度).Lx(4)由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；经过图和表可知砝码盘的质量为_g.(结果保管两位有效数字，重力加速度g取9.8 N/kg)4.910解析由胡克定律解析由胡克定律Fkx知，知，mgk(LLx)，即，即mgkx，所以图线斜率即为弹簧，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数的劲度系数0.01 kg10 g.答案解析总结提升总结提升

11、1.F-x图象应是过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数.2.F-L图象是不过原点的直线，其与横轴的截距等于弹簧的原长，斜率依然等于弹簧的劲度系数.三、误差分析例例3某同窗做某同窗做“探求弹力与弹簧伸长量的关系的实验，他先探求弹力与弹簧伸长量的关系的实验，他先把弹簧放在程度桌面上使其自然伸展，用直尺测出其长度把弹簧放在程度桌面上使其自然伸展，用直尺测出其长度L0，再把弹簧竖直悬挂起来，刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐，在再把弹簧竖直悬挂起来，刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐，在弹簧的下部弹簧的下部A处固定一个指针处固定一个指针.如图如图4所示所示.挂上钩码，平衡后测出挂上钩码，平衡后测出其长度

12、其长度L，令，令xLL0.改动钩码个数，进展多次丈量改动钩码个数，进展多次丈量.(1)用用F表示弹簧下端遭到的钩码的拉力，那么如下图的表示弹簧下端遭到的钩码的拉力，那么如下图的Fx图线，图线，他以为符合实践情况的是他以为符合实践情况的是图4解析答案解析由于弹簧是被放在程度桌面上测得的原长，然后把弹簧竖直悬解析由于弹簧是被放在程度桌面上测得的原长，然后把弹簧竖直悬挂起来后，由于本身重力的作用，弹簧的长度会增大，所以图线应在挂起来后，由于本身重力的作用，弹簧的长度会增大，所以图线应在x轴正方向上有截距，轴正方向上有截距，C正确，正确，A、B、D错误错误.(2)假设将指针固定在A点的下方P处，在正确

13、测出弹簧原长的情况下，再作出x随F变化的图象，此时弹簧劲度系数的丈量值_实践值(填“大于“小于或“等于).答案解析等于解析假设将指针固定在解析假设将指针固定在A点的下方点的下方P处，在正确测出处，在正确测出弹簧原长的情况下，再作出弹簧原长的情况下，再作出x随随F变化的图象，那么在图变化的图象，那么在图象上象上x的变化量不变，得出弹簧的劲度系数与实践值相的变化量不变，得出弹簧的劲度系数与实践值相等等.四、创新实验例例4在在“探求弹力与弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数的实探求弹力与弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数的实验中，实验安装如图验中，实验安装如图5所示所示.所用的每个钩码的重力相

14、当于对弹簧提供了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，再将实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度.图5解析答案(1)有一个同窗经过以上实验丈量后把6组数据描点在图6坐标系中，请作出FL图线.图6答案见解析答案见解析解析解析FL图线如下图：图线如下图：(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0_ cm，劲度系数k_ N/m.解析弹簧的原长解析弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，即弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0

15、5102 m5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，劲度系数为图象直线部分的斜率，k20 N/m.解析答案答案见解析答案见解析(3)试根据该同窗以上的实验情况，协助他设计一个记录实验数据的表格(不用填写其实验测得的详细数据).解析记录实验数据的表格如下表解析记录实验数据的表格如下表解析答案答案见解析答案见解析次数123456弹力F/N 弹簧的长度L/(102 m) (4)该同窗实验时，把弹簧程度放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：_，缺陷在于：_.解析优点是：可以防止弹簧本身重力对实验的影响解析优点是：可以防止弹簧本身重力对实验的影响.缺陷是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会呵斥实验误差缺

16、陷是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会呵斥实验误差.解析答案答案见解析答案见解析达标检测1.(实验器材及原理)(多项选择)在“探求弹力与弹簧伸长量的关系实验中，以下说法正确的选项是A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限制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 于平衡形状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1232.(实验过程及数据处置)一位同窗在做“探求弹力与弹簧伸长量的关系的实验.(1)以下的实验步骤是这位同窗预备完成的，请他帮这位同窗按操作的先后顺序，将这些步骤用字母陈列出来是_.

17、A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点， 并用平滑的曲线衔接起来B.记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0C.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 直固定一刻度尺123D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码 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E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式F.解释函数表达式中常数的物理意义123答案答案CBDAEF解析在做实验的时候普通步骤为先组装器材，然后进展实验，最后解析在做实验的时候普通步骤为先组装器材，然后进展实验，最后处置数据，故顺

18、序为处置数据，故顺序为CBDAEF.答案解析123(2)下表是这位同窗所测的几组数据弹力(F/N)0.51.01.52.02.5弹簧原来长度(L0/cm)1515151515弹簧后来长度(L/cm)16.2 17.3 18.5 19.6 20.8弹簧伸长量(x/cm)1.22.33.54.65.8根据上表的数据在图7的坐标系中作出Fx图线.图7答案解析123答案如下图答案如下图123解析根据描点法，图象如下图解析根据描点法，图象如下图答案123解析写出曲线的函数表达式_(x用cm作单位).函数表达式中常数的物理意义：_.解析根据图象，该直线为过原点的一条直线，即弹力与伸长量解析根据图象，该直线为过原点的一条直线，即弹力与伸长量成正比，即成正比，即Fkx0.43x.式中的常数表示弹簧的劲度系数，即表示使式中的常数表示弹簧的劲度系数，即表示使弹簧伸长或者紧缩弹簧伸长或者紧缩1 cm所需的外力大小为所需的外力大小为0.43 N.F0.43x表示弹簧的劲度系