高考物理一輪復(fù)習(xí) 2.實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件 滬科版必修1.ppt

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實(shí) 驗(yàn) 二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系,【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1.如圖所示,將鐵架臺(tái)放在桌面上(固定好), 將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上,在靠 近彈簧處將刻度尺(最小分度為1mm)固定于 鐵架臺(tái)上,并用重垂線檢查刻度尺是否豎直。 2.記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度l0, 即彈簧的原長(zhǎng)。,3.在彈簧下端掛上鉤碼,待鉤碼靜止時(shí)測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l,求出彈簧的伸長(zhǎng)x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)。 4.改變所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù),將所測(cè)數(shù)據(jù)填寫在表格中。,記錄表：彈簧原長(zhǎng)l0= cm。,二、數(shù)據(jù)處理 1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖,連接各點(diǎn)得出彈力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,寫出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式,并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。,【誤差分析】 1.系統(tǒng)誤差：鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確和彈簧自身重力的影響造成系統(tǒng)誤差。 2.偶然誤差： (1)彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量造成偶然誤差,為了減小這種誤差,要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。 (2)作圖時(shí)的不規(guī)范造成偶然誤差,為了減小這種誤差,畫圖時(shí)要用細(xì)鉛筆作圖,所描各點(diǎn)盡量均勻分布在直線的兩側(cè)。,【注意事項(xiàng)】 1.所掛鉤碼不要過(guò)重,以免彈簧被過(guò)分拉伸,超出它的彈性限度,要注意觀察,適可而止。 2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些,從而使坐標(biāo)點(diǎn)的間距盡可能大,這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些。 3.測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測(cè)量,以免增大誤差。,4.描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。 5.記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力、彈簧的原長(zhǎng)l0、總長(zhǎng)l及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。 6.坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中。,【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差來(lái)自彈簧的重力,所以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自身重力的影響： 1.一個(gè)方案是將彈簧穿過(guò)一根水平光滑的杠桿,在水平方向做實(shí)驗(yàn)。 2.另一個(gè)方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧,通過(guò)減小讀數(shù)的相對(duì)誤差來(lái)提高實(shí)驗(yàn)的精確度。,3.利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù),將彈簧水平放置,且一端固定在傳感器上,傳感器與計(jì)算機(jī)相連,對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時(shí),計(jì)算機(jī)上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖像(如圖甲、乙所示),分析圖像得出結(jié)論。,熱點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)誤差的考查 【典題1】(2014·唐山模擬)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力。實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度,再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端,每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度。,(1)有一個(gè)同學(xué)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖乙中描點(diǎn),請(qǐng)作出F-L圖線。,(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0= cm,勁度系數(shù) k= N/m。 (3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況,請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的具體數(shù)據(jù))。 (4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較。 優(yōu)點(diǎn)在于：_____________________________________ 。 缺點(diǎn)在于：_____________________________________ 。,【解題探究】 (1)描點(diǎn)作圖時(shí)應(yīng)注意使各點(diǎn)_____地分布在直線的兩側(cè)。 (2)圖線的函數(shù)表達(dá)式為F=_______。 (3)試分析彈簧水平放置時(shí),影響該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的因素。 提示：彈簧與桌面間的摩擦、繩子與滑輪間的摩擦等。,均勻,k(L-L0),【解析】(1)用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來(lái),如圖所示。 (2)彈簧的原長(zhǎng)L0即為彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度,由圖像可知,L0=5×10-2m=5cm。 勁度系數(shù)為圖像直線部分的斜率,k=20N/m。,(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如表：,(4)優(yōu)點(diǎn)是避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。 缺點(diǎn)是彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差增大。 答案：(1)見解析 (2)5 20 (3)見解析 (4)避免彈簧自身所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 彈簧與桌面及繩子與 滑輪間存在摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差增大,熱點(diǎn)2 實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的考查 【典題2】(2012·廣東高考)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。 (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 (選填“水平”或“豎直”)方向。,(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時(shí),長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6,數(shù)據(jù)如表：,表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號(hào)為 。由表可知所用刻度尺的最小分度為 。,(3)如圖是該同學(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 (選填“L0”或“Lx”)的差值。,(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為 N/m;通過(guò)圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為 g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2)。,【解題探究】 (1)彈簧的彈力與重力_________,故彈簧的軸線應(yīng)沿_____ 方向。 (2)應(yīng)如何確定彈簧的伸長(zhǎng)量? 提示：應(yīng)該把掛上砝碼盤時(shí)彈簧的長(zhǎng)度作為彈簧的起始長(zhǎng)度,彈簧的伸長(zhǎng)量應(yīng)該是掛上砝碼時(shí)彈簧的長(zhǎng)度與只掛砝碼盤時(shí)彈簧的長(zhǎng)度之差。,等大反向,豎直,【解析】(1)測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)在豎直方向。 (2)測(cè)量?jī)x器是10分度的,需要估讀到最小精度的下一位,則此刻度尺的最小精度應(yīng)為1mm,故L3讀數(shù)錯(cuò)誤。 (3)橫軸表示的是彈簧的形變量,故為彈簧長(zhǎng)度與Lx的差值。 (4)由mg=kx得圖像的斜率k′= 故k=4.9N/m,掛了砝碼盤后彈簧伸長(zhǎng)了2cm,由mg=kx知其質(zhì)量為10g。 答案：(1)豎直 (2)靜止 L3 1mm (3)Lx (4)4.9 10,