山東省冠縣武訓高級中學高三物理總復習 探究彈力與彈簧伸長的關系課件

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1、實驗實驗( (一一) ) 探究彈力與彈簧伸長的關系探究彈力與彈簧伸長的關系二、實驗原理二、實驗原理三、實驗器材三、實驗器材 鐵架臺、輕質彈簧一根、鉤碼若干、毫米刻度尺、鐵架臺、輕質彈簧一根、鉤碼若干、毫米刻度尺、重錘、坐標紙、三角板。重錘、坐標紙、三角板。一、實驗目的一、實驗目的1.1.探究彈力與彈簧伸長的關系。探究彈力與彈簧伸長的關系。2.2.掌握利用圖象研究兩個物理量之間關系的方法。掌握利用圖象研究兩個物理量之間關系的方法。2.2.用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量力下的伸長量x x，以縱坐標表示彈力，以縱坐標表示彈力大小大小F F，以橫坐標表示彈簧的伸長

2、量，以橫坐標表示彈簧的伸長量x x，建立坐標系，在坐標系中描出各點建立坐標系，在坐標系中描出各點(x(x，F(xiàn))F)，用平，用平滑的曲線連結起來，根據(jù)實驗所得的圖線，探知滑的曲線連結起來，根據(jù)實驗所得的圖線，探知彈力大小與伸長量之間的關系。彈力大小與伸長量之間的關系。1.1.在彈簧下端懸掛鉤碼，平衡時彈簧產在彈簧下端懸掛鉤碼，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。 四、實驗步驟四、實驗步驟1.1.如圖所示，將鐵架臺放于桌面上如圖所示，將鐵架臺放于桌面上( (固定好固定好) )，將彈簧的，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺一端固定于鐵架

3、臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺( (最小分度為最小分度為mm)mm)固定于鐵架臺上，并用重錘線檢查刻固定于鐵架臺上，并用重錘線檢查刻度尺是否豎直。度尺是否豎直。2.2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度L L0 0。3.3.在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應的刻度下端所對應的刻度L L1 1。四、實驗步驟四、實驗步驟4.4.用上面方法，記下彈簧下端掛用上面方法，記下彈簧下端掛2 2個、個、3 3個、個、4 4個個鉤碼鉤碼時，彈簧下端所對應的刻度時，彈簧下端所對應的刻度L L2 2、L L3

4、3、L L4 4，并將所得，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中。數(shù)據(jù)記錄在表格中。5.5.用用x xn nL Ln nL L0 0計算出彈簧掛計算出彈簧掛1 1個、個、2 2個、個、3 3個個鉤碼時彈鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎祷傻纳扉L量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎礸 g，計算出所，計算出所掛鉤碼的總重量，這個總重量就是彈簧彈力的大小，掛鉤碼的總重量，這個總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。將所得數(shù)據(jù)填入表格。鉤碼個數(shù)1234567拉力F/N總長L/cm伸長量X/cm四、實驗步驟四、實驗步驟6.6.在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈簧伸長在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈

5、簧伸長量為橫坐標，描出每一組數(shù)據(jù)量為橫坐標，描出每一組數(shù)據(jù)( (x x, ,F F) )所對應的點。所對應的點。7.7.根據(jù)所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線根據(jù)所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線( (不能畫成折線不能畫成折線) )。8.8.以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。9.9.研究并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。研究并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。鉤

6、碼個數(shù)1234567拉力F/N總長L/cm伸長量X/cm1.1.安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。2.2.實驗時，要盡量選擇長度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程實驗時，要盡量選擇長度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程度度( (勁度系數(shù)勁度系數(shù)) )適中的彈簧，以每掛一個鉤碼適中的彈簧，以每掛一個鉤碼(20 g)(20 g)彈彈簧伸長量增大簧伸長量增大1 12 cm2 cm為宜。為宜。3.3.讀取彈簧下端所對應的刻度時，要用三角板，并且視讀取彈簧下端所對應的刻度時，要用三角板，并且視線垂直于刻度，力求讀數(shù)準確，并且要等鉤碼靜止時，線垂直于刻度，力求讀數(shù)準確，并且要等鉤碼靜止時

7、，再讀數(shù)。再讀數(shù)。4.4.實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度。伸，超過彈簧的彈性限度。5.5.要使用輕質彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。要使用輕質彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。6.6.建立坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據(jù)建立坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據(jù)整個坐標紙。整個坐標紙。7.7.畫圖線時，不一定要讓所有點都正好在曲線上，但應畫圖線時，不一定要讓所有點都正好在曲線上，但應注意使曲線兩側的點大致相同，偏離太遠的點要舍棄。注意使曲線兩側的點大致相同，偏離太遠的點要舍棄。五、注意事項五、注意事項六、誤

8、差分析六、誤差分析 本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：1.1.彈簧的長度測量不精確。彈簧的長度測量不精確。2.2.描點、畫圖不精確。描點、畫圖不精確。在物理學中經常用圖象處理物理問題，要特別注意：在物理學中經常用圖象處理物理問題，要特別注意：圖線斜率的意義圖線斜率的意義( (或曲線切線斜率的意義或曲線切線斜率的意義) )； 圖線與縱軸、橫軸交點的物理意義。圖線與縱軸、橫軸交點的物理意義。【例【例1 1】在】在“探究彈力與彈簧伸長的關系探究彈力與彈簧伸長的關系”的實驗中，的實驗中，以下說法正確的是以下說法正確的是( ( ) )A.A.彈簧被拉伸時，不能超出它的彈

9、性限度彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度B.B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應保證彈簧用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.C.用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D.D.用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等得出拉力與伸長量之比相等A B熱點一熱點一 實驗原理及實驗操作的考查實驗原理及實驗操作的考查【例【例2 2】下表是某同學為】下表是某同學為“探究彈力與彈簧伸長的關探究彈力與彈簧伸長的關系系”所測的幾組數(shù)據(jù)：所測的幾組

10、數(shù)據(jù)：(1)(1)請你在圖請你在圖2-3-32-3-3中的坐標紙上作中的坐標紙上作出出F-xF-x圖線；圖線；(2)(2)寫出圖線所代表的函數(shù)式寫出圖線所代表的函數(shù)式( (x x用用m m為單位為單位) )：_；(3)(3)寫出函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義寫出函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義 _。(4)(4)若彈簧的原長為若彈簧的原長為40 cm40 cm，并且以彈簧的總長度，并且以彈簧的總長度L L為為自變量，寫出函數(shù)表達式自變量，寫出函數(shù)表達式(N(N和和m m為單位為單位) )：_。 圖圖2-3-3F F=20=20 x x該彈簧每伸長該彈簧每伸長( (或壓縮或壓縮)1 m)1 m，其彈力增加，

11、其彈力增加20 N20 NF F=20(=20(L L-0.4)-0.4)彈力F/N0.5 1.01.52.02.5彈簧的伸長x/cm 2.6 5.07.29.8 12.4熱點二熱點二 實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理記錄數(shù)據(jù)組123456鉤碼總質量(g)0306090120150彈簧總長(cm) 6.00 7.118.209.3110.4011.52(1)在圖坐標系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關系的圖線(2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)k_ N/m.(保留兩位有效數(shù)字)【例【例3 3】用金屬制成的線材】用金屬制成的線材( (如鋼絲、鋼筋如鋼絲、鋼筋) )受到拉力會伸長，十受到拉力會

12、伸長，十七世紀英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內七世紀英國物理學家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內它的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為它的伸長與拉力成正比，這就是著名的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為后人對材料的研究奠定了重要基礎?，F(xiàn)有一根用新材料制成的后人對材料的研究奠定了重要基礎?，F(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長為金屬桿，長為4 m4 m，橫截面積為，橫截面積為0.8 cm0.8 cm2 2，設計要求它受到拉力，設計要求它受到拉力后的伸長不超過原長的后的伸長不超過原長的1/1 0001/1 000，問最大拉力多大？由于這一拉，問最大拉力多大？由于這一拉力很大，桿又較

13、長，直接測試有困難，選用同種材料制成樣品力很大，桿又較長，直接測試有困難，選用同種材料制成樣品進行測試，通過測試取得數(shù)據(jù)如下：進行測試，通過測試取得數(shù)據(jù)如下： (1)(1)測得結果表明線材受拉力作用后，其伸長與材料的測得結果表明線材受拉力作用后，其伸長與材料的長度成長度成_，與材料的截面積成，與材料的截面積成_。 (2)(2)上述金屬細桿承受的最大拉力為上述金屬細桿承受的最大拉力為 _N_N。熱點三熱點三 拓展創(chuàng)新實驗拓展創(chuàng)新實驗正比正比反比反比1.01.010104 40.08 cm0.06 cm0.04 cm0.02 cm0.10 cm1 m0.32 cm0.24 cm0.16 cm0.0

14、8 cm0.05 cm2 m0.16 cm0.12 cm0.08 cm0.04 cm0.05 cm1 m1 000 N750 N500 N250 N截面積長度伸長量拉力sFlkx 2008年高考理綜北京卷年高考理綜北京卷21（2） 21、（、（2）（）（14分）某同學和你一起探究彈力和彈簧分）某同學和你一起探究彈力和彈簧伸長的關系伸長的關系 ,并測彈簧的勁度系數(shù)并測彈簧的勁度系數(shù)k。做法是先將待測。做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側，并使彈簧另一端的指針的刻度尺豎直放在彈簧一側，并使彈簧另一端的指針

15、恰好落在刻度尺上。當彈簧自然下垂時，指針指示的恰好落在刻度尺上。當彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作刻度數(shù)值記作L0 , 彈簧下端掛一個彈簧下端掛一個50g的砝碼時的砝碼時 , 指針指針714指示的刻度數(shù)值記作指示的刻度數(shù)值記作L1;彈簧下端掛兩個彈簧下端掛兩個50g的的砝碼時砝碼時,指針指示的刻指針指示的刻度數(shù)值記作度數(shù)值記作L2 , ；掛七個掛七個50g的砝碼時，的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值指針指示的刻度數(shù)值記作記作L7。代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.11402513626.90cm,6.90cm,7.00cm,dLLdLLdLL 444321 )dddd(1.75cm