【與名師對話】2014年高考物理總復習 第5講 實驗探究彈力和彈簧伸張的關系課件 新人教版必修1

1、彈力,伸長,外力,刻度尺,由拉長后的長度減去彈,簧原來的長度,彈簧,刻度尺,3．按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)．4．以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數．5．解釋函數表達式中常量的物理意義．,五、誤差分析1．本實驗的誤差來源之一是因彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的，因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力，可以提高實驗的準確度．2．彈簧長度的測量是本實驗的主要誤差來源，所以，

2、測量時盡量精確地測量彈簧的長度．3．在F－x圖象上描點、作圖不準確．,六、注意事項1．每次增減鉤碼測量有關長度時，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài)，否則，彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等．2．彈簧下端增加鉤碼時，注意不要超過彈簧的限度．3．測量有關長度時，應區(qū)別彈簧原長l0、實際總長l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關系．4．建立平面直角坐標系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當，不可過大，也不可過?。?5．描

3、線的原則是，盡量使各點落在描畫出的線上，少數點分布于線兩側，描出的線不應是折線，而應是平滑的曲線．6．記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位．,七、實驗改進本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力，所以改進實驗的思路應該是盡可能減小彈簧自重的影響：1．一個方案是將彈簧穿過一根水平光滑的杠桿，在水平方向做實驗．2．另一個方案是選擇勁度系數較小的輕彈簧，通過減小讀數的相對誤差來提高實驗的精確度．,3．利用計算機及傳感器技術，將彈簧水

4、平放置，且一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，對彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時，電腦上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關系圖象(如圖乙所示)，分析圖象得出結論．,A．彈簧被拉伸時，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，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D．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,(2)某同學做“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實

5、驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的(　　),[嘗試解答]　本題主要考查使用彈簧時應注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關系．(1)實驗中應以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內通過增減鉤碼的數目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長的

6、關系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x>0，所以選C.[答案] (1)AB　(2)C,②彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數據如下表：,表中有一個數值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________．③圖乙是該

7、同學根據表中數據作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________(填“L0”或“Lx”)的差值．④由圖可知彈簧的勁度系數為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g(結果保留兩位有效數字，重力加速度取9.8 m/s2)．,[嘗試解答]　①為了使彈簧彈力等于砝碼重力和讀數準確，彈簧軸線和刻度尺都應在豎直方向．②彈簧懸掛后，等彈簧靜止時，長度記為L0；以cm為單位，記錄數據除了L3外，其余數據小數點后

8、面都是兩位，因此記錄不規(guī)范的是L3；刻度尺讀數要估讀一位，因此精確位是小數點后面第一位，即刻度尺的最小分度為mm.,(對應學生用書P37)1．(2012·臨沂模擬)如圖(甲)所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連．當對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產生的彈力大小的關系圖象，如圖(乙)所示．則下列判斷正確的是(　　),A．彈簧產生的彈力和彈簧的長度成正比B．彈簧長度的增

9、加量與對應的彈力增加量成正比C．該彈簧的勁度系數是200 N/mD．該彈簧受到反向壓力時，勁度系數不變,2．(2011·安徽高考)為了測量某一彈簧的勁度系數，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質量的砝碼．實驗測出了砝碼的質量m與彈簧長度l的相應數據，其對應點已在圖上標出．(g＝9.8 m/s2),(1)作出m－l的關系圖線；(2)彈簧的勁度系數為________N/m.[解析]　(1)如圖所示，讓直線通過盡可能多的

10、點．,3．(2012·杭州模擬)某同學在做探究彈力和彈簧伸長的關系的實驗中，設計了如圖甲所示的實驗裝置．他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應的彈簧總長度，將數據填在表中(彈簧始終在彈性限度內).,(1)根據實驗數據在如圖乙的坐標紙上已描出了前四次測量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長x之間的函數關系點，請把第5、6次測量的數據對應的點描出來，并作出F－x圖線．,(2)圖線跟x坐標軸交點的物理

11、意義是________．(3)該彈簧的勁度系數k＝________(保留兩位有效數字)．[解析]　(1)圖線如圖所示：,4．(2012·慶陽模擬)在“探究彈力和彈簧伸長的關系，并測定彈簧的勁度系數”的實驗中，實驗裝置如圖．所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了水平向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度．,(1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數據描點

12、在坐標圖中，請作出F－L圖線．,(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________ cm，勁度系數k＝________ N/m.(3)試根據以上該同學的實驗情況，請你幫助他設計一個記錄實驗數據的表格(不必填寫其實驗測得的具體數據)(4)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較．優(yōu)點在于：_____________________.缺點在于：_____________________.,(2)彈簧的原長L0即為彈力為零

13、時彈簧的長度，由圖象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.勁度系數為圖象直線部分的斜率，k＝20 N/m.(3)記錄數據的表格如下表：,(4)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差．[答案] (1)見解析　(2)5　20　(3)(4)見解析,5．(2012·安徽省省城名校聯考)某同學在研究性學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧一端固定于某

14、一深度為h＝0.25m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下部分位于筒內)，如圖甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度l，現要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數，該同學通過改變掛鉤碼的個數來改變l，作出F－l變化的圖線如圖乙所示．,(1)由此圖線可得出的結論是________；(2)彈簧的勁度系數為________N/m，彈簧的原長l0＝________m；(3)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放

15、置相比較，優(yōu)點在于：________；缺點在于：________.,[解析]　設彈簧原長為l0，由圖可知，彈簧伸長量可表示為h＋l－l0，由胡克定律可得F＝k(h＋l－l0)，F－l圖線斜率表示彈簧的勁度系數，k＝100N/m.F－l圖線在縱軸截距表示l＝0時F＝10N，代入F＝k(h＋l－l0)，解得彈簧的原長l0＝0.15m.[答案] (1)在彈性限度內， 彈力與彈簧的伸長量成正比．(2)100　0.15(3)避免彈簧自身所受