2018-2019高中物理 第3章 力與相互作用 實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系課件 滬科版必修1.ppt

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1、實(shí)驗(yàn)：探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系,第3章力與相互作用,[目標(biāo)定位],1.探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.2.學(xué)會(huì)利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).3.能根據(jù)F－x、F－l圖像求出彈簧的勁度系數(shù).,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè)鞏固反饋,知識(shí)探究,1.如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼受到的重力.彈簧的原長(zhǎng)與掛上鉤碼后彈簧的長(zhǎng)度可以用測(cè)出，其伸長(zhǎng)量x可以用彈簧的長(zhǎng)度減去來(lái)求得.,一、實(shí)驗(yàn)原理,圖1,大小相等,刻度尺,原長(zhǎng),2.建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，

2、作出彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖像，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖像，就可探知彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.,、鉤碼(一盒)、、鐵架臺(tái).,二、實(shí)驗(yàn)器材,輕彈簧,刻度尺,1.將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0，即原長(zhǎng).2.如圖2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，測(cè)出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1，記錄m1和l1.,三、實(shí)驗(yàn)步驟,圖2,3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，記錄m2、m3、m4、m5…和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2、l3、l4、l5….4.計(jì)算出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x(x＝l－l0)和彈簧受到的拉力F(F＝mg)，并將數(shù)據(jù)填入表格.,1.建立直角坐標(biāo)系，以F為縱

3、軸，x為橫軸，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn)得出F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線.2.以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù).3.得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.,四、數(shù)據(jù)處理,1.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差.為了減小誤差，要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù).2.彈簧豎直懸掛時(shí)，未考慮彈簧自身重力的影響會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差.為了減小該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧.,五、誤差分析,1.實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限度.2.測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)l0、實(shí)際長(zhǎng)度l及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同，明確三

4、者之間的關(guān)系.3.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位.4.描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在畫(huà)出的線上，可允許少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線或直線.5.盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來(lái)的影響.,六、注意事項(xiàng),例1(1)(多選)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是A.彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.用刻度尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D.用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等,答案,√,解析,√,解析本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以需要研究的一根彈簧為

5、實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目，以改變對(duì)彈簧的拉力，實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧要處于豎直位置，故A、B正確；彈簧的伸長(zhǎng)量為彈簧拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的差，故C錯(cuò)誤；對(duì)于不同的彈簧，其所受拉力與伸長(zhǎng)量之比是不同的，故D錯(cuò)誤.,(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L，把L－L0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x.這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫(huà)出的圖線可能是,答案,√,解析,解析由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量x>0，所以選C.,例2某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

6、.(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè).彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在______方向(填“水平”或“豎直”).,答案,解析,解析為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤(pán)的重力產(chǎn)生，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向.,豎直,解析彈簧靜止穩(wěn)定時(shí)，記錄原長(zhǎng)L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至0.1mm，所以刻度尺的最小分度為1mm.,(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤(pán)中每次增加10g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6.數(shù)據(jù)如下表.,表中有一個(gè)數(shù)值記

7、錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)___.由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)______.,答案,解析,穩(wěn)定,L3,1mm,解析由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，x為0，所以x＝L－Lx(L為彈簧長(zhǎng)度).,(3)圖3是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與____的差值(填“L0”或“Lx”).,圖3,答案,解析,Lx,(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)_______g.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8N/kg),答案,解析,解析由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數(shù),4.9,1

8、0,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G與彈簧總長(zhǎng)L的關(guān)系圖像，如圖4所示，根據(jù)圖像回答以下問(wèn)題：(1)彈簧的原長(zhǎng)為_(kāi)_________.(2)彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)__________.,答案,1,2,解析,圖4,10cm,1000N/m,1,2,2.某同學(xué)用如圖5所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(g取9.8N/kg),圖5,1,2,圖6,(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)在圖6坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼總質(zhì)量m的關(guān)系曲線.,解析,答案,答案見(jiàn)解析圖,1,2,解析根據(jù)表格中的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上標(biāo)出相應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑曲線連接這些點(diǎn)，作出的圖像如圖所示.,1,2,(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在________N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m.,0～4.9,25.00,解析根據(jù)作出的圖線可知，鉤碼質(zhì)量在0～500g范圍內(nèi)圖線是直線，表明彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量關(guān)系滿足胡克定律.在這個(gè)范圍內(nèi)的曲線上找到相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，,解析,答案,1,2,