福建省福鼎市第二中學(xué)高三物理一輪復(fù)習(xí) 實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件

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1、實驗實驗 探究彈力和彈簧探究彈力和彈簧 伸長的關(guān)系伸長的關(guān)系1 1、理解該實驗的原理。理解該實驗的原理。2 2、掌握實驗器材的使用方法及實驗步驟掌握實驗器材的使用方法及實驗步驟。3 3、培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)精神，掌握讀取數(shù)據(jù)及處培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)精神，掌握讀取數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)的常用方法理數(shù)據(jù)的常用方法。 彈簧受到拉力的作用長度變大，改變拉力，長度彈簧受到拉力的作用長度變大，改變拉力，長度也相應(yīng)變化。豎直懸掛的物體，靜止時拉力等于物體也相應(yīng)變化。豎直懸掛的物體，靜止時拉力等于物體的重力。由此我們可以探究彈簧的伸長量與彈力的關(guān)的重力。由此我們可以探究彈簧的伸長量與彈力的關(guān)系。系。實驗原理輕質(zhì)彈

2、簧輕質(zhì)彈簧( (一根一根) )，鉤碼，鉤碼( (一盒一盒) )，刻度尺，鐵架臺，刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標(biāo)紙，三角板。重垂線，坐標(biāo)紙，三角板。實驗器材4 3 2 1 04 3 2 1 0我們該如何來做我們該如何來做這個實驗?zāi)?？請這個實驗?zāi)兀空埻瑢W(xué)們先仔細(xì)觀同學(xué)們先仔細(xì)觀察，然后總結(jié)實察，然后總結(jié)實驗步驟驗步驟1 1將彈簧的一端掛在鐵架臺將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，記下彈上，讓其自然下垂，記下彈簧下端的位置，從懸點(diǎn)到該簧下端的位置，從懸點(diǎn)到該點(diǎn)即為彈簧的原長點(diǎn)即為彈簧的原長實驗步驟2 2如圖所示，將已知質(zhì)量的鉤如圖所示，將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時，碼掛在彈簧的下端，在

3、平衡時，記下彈簧下端的位置，從懸點(diǎn)到記下彈簧下端的位置，從懸點(diǎn)到該位置即為彈簧變化之后的總長該位置即為彈簧變化之后的總長度度L L1 1，用刻度尺測量后，連同鉤，用刻度尺測量后，連同鉤碼的重力填寫在記錄表格里碼的重力填寫在記錄表格里3.3.改變所掛鉤碼的個數(shù)，重復(fù)改變所掛鉤碼的個數(shù)，重復(fù)上述的實驗過程多次，把每次上述的實驗過程多次，把每次測得的長度、鉤碼的重力記入測得的長度、鉤碼的重力記入表格。表格。1 12 23 34 45 5鉤碼總重力鉤碼總重力F/NF/N彈簧總長彈簧總長L/cmL/cm彈簧伸長量彈簧伸長量x/cmx/cm0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.50.5

4、0.51.01.01.51.52.02.02.52.510.510.5111111.511.5121212.512.5測量數(shù)據(jù)4 4、以彈力、以彈力F F（大小等于所掛鉤碼的重（大小等于所掛鉤碼的重力）為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長量（或原力）為縱坐標(biāo)，彈簧的伸長量（或原長）為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖，得出長）為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖，得出關(guān)系圖線。關(guān)系圖線。L/cmL/cm0 0F/NF/N0 0F/NF/Nx/cmx/cm在相應(yīng)的坐標(biāo)紙上作出圖象在相應(yīng)的坐標(biāo)紙上作出圖象0.51.01.52.02.52 4 6 8 10 12140.50.51.01.01.51.52.02.0 2.52.5彈力與彈簧伸長量

5、成正比。彈力與彈簧伸長量成正比。用公式來表示：用公式來表示： F=F=kxkx其中其中k k與彈簧本身有關(guān)，由材料、形狀和長與彈簧本身有關(guān)，由材料、形狀和長度決定。度決定。得出結(jié)論1 1所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度要注意觀察，適可而止彈性限度要注意觀察，適可而止2 2每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描出的點(diǎn)盡可能稀一些，這樣作出的圖線精確出的點(diǎn)盡可能稀一些，這樣作出的圖線精確3 3測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于

6、平衡狀態(tài)時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤態(tài)時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差差4 4描點(diǎn)畫線時，所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上，但描點(diǎn)畫線時，所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè)應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè)5 5記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位位注意事項例例1 1：某同學(xué)在做：某同學(xué)在做“探索彈力與彈簧伸長量的關(guān)系探索彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”實驗實驗時，所得的數(shù)據(jù)如下表所示：時，所得的數(shù)據(jù)如下表所示：(1)(1)畫出彈力畫出彈力F F與伸長量與伸長量x x的的

7、關(guān)系圖線關(guān)系圖線( (實驗中每個鉤碼的質(zhì)量為實驗中每個鉤碼的質(zhì)量為50g50g，當(dāng)?shù)刂亓铀伲?dāng)?shù)刂亓铀俣榷萭 g10m/s10m/s2 2) )；(2)(2)寫出彈力寫出彈力F F與彈簧伸長量與彈簧伸長量x x的關(guān)系式；的關(guān)系式；(3)(3)指出表達(dá)式中常量的物理意義；指出表達(dá)式中常量的物理意義；(4)(4)若以彈力為縱坐標(biāo)，若以彈力為縱坐標(biāo)，以彈簧長度為橫坐標(biāo)，畫出對應(yīng)的圖線，寫出函數(shù)關(guān)系式，以彈簧長度為橫坐標(biāo)，畫出對應(yīng)的圖線，寫出函數(shù)關(guān)系式，說明常量的物理意義說明常量的物理意義. .鉤碼個數(shù)鉤碼個數(shù)0 01 12 23 34 45 56 6彈簧長度彈簧長度(cm)(cm)46.3 46

8、.3 ( (原長原長) )53.153.161.861.870.270.278.778.787.187.195.695.6解析：解析：(1)(1)每個鉤碼重每個鉤碼重mgmg0.050.0510N10N0.5N0.5N，由二力平衡，由二力平衡，彈力大小等于所掛鉤碼重量，則彈力大小等于所掛鉤碼重量，則彈力彈力F(N)F(N)0 00.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.0伸長量伸長量x(cmx(cm) )0 06.86.815.515.5 23.923.9 32.432.4 40.840.8 49.349.3建立直角坐標(biāo)系描點(diǎn)作圖，建立直角坐標(biāo)系描點(diǎn)作圖，如圖所示如

9、圖所示(2)(2)由圖可得出結(jié)論：彈力由圖可得出結(jié)論：彈力F F與彈簧的伸長量與彈簧的伸長量x x成正比：成正比：F Fkxkx. .取圖中一點(diǎn)取圖中一點(diǎn)(32.4,2.0)(32.4,2.0)，則圖線斜率為則圖線斜率為k k N/cmN/cm6.176.171010-2-2N/cmN/cm6.17N/m6.17N/m彈力彈力F F與伸長量與伸長量x x間的大小關(guān)系為間的大小關(guān)系為F F6.17x6.17x(3)(3)表達(dá)式中常量表達(dá)式中常量6.17N/m6.17N/m表示彈簧伸長表示彈簧伸長1m1m時彈力大小為時彈力大小為6.17N.(6.17N.(即彈簧的勁度系數(shù)即彈簧的勁度系數(shù)) )4

10、.322(4)(4)因為彈簧長度因為彈簧長度L Lx xL L0 0，其中，其中x x為伸長量，為伸長量，L L0 0為原長為原長(0.463m)(0.463m)，所以，所以x xL LL L0 0L L0.4630.463，由由F Fkxkx 得得F F6.17(L6.17(L0.463)0.463)，即為彈力即為彈力F F與彈簧長度與彈簧長度L L之間的函數(shù)關(guān)系之間的函數(shù)關(guān)系將將F Fx x圖形向右平移圖形向右平移0.463m0.463m，即得，即得F FL L關(guān)系圖線關(guān)系圖線意義：意義：6.176.170.4630.463為縱截距，是一個與伸長量無關(guān)的為縱截距，是一個與伸長量無關(guān)的常數(shù)常

11、數(shù)1 1、某同學(xué)用如下圖所示裝置做、某同學(xué)用如下圖所示裝置做“探探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗的實驗他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針?biāo)葴y出不掛砝碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端所指的標(biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出掛上砝碼，并逐個增加砝碼，測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：( (重力加速度重力加速度g g9.8m/s9.8m/s2 2) )同步練習(xí)砝碼質(zhì)量砝碼質(zhì)量m/m/10102 2g g0 01.001.002.002.003.003.004.004.005.005.006.006

12、.007.007.00標(biāo)尺刻度標(biāo)尺刻度x/x/10102 2m m15.0015.00 18.9418.94 22.8222.82 26.7826.78 30.6630.66 34.6034.60 42.0042.0054.554.5(1)(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在下圖根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在下圖所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x x與砝與砝碼質(zhì)量碼質(zhì)量m m的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線(2)(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_N_N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量的關(guān)系滿足胡克定律，這范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量的關(guān)系滿足胡

13、克定律，這種規(guī)格的彈簧的勁度系數(shù)為種規(guī)格的彈簧的勁度系數(shù)為_N/m_N/m解析：解析：本例主要考查用圖象法處理數(shù)據(jù)的方法，以及根本例主要考查用圖象法處理數(shù)據(jù)的方法，以及根據(jù)實驗結(jié)果據(jù)實驗結(jié)果( (圖象圖象) )判斷分析實驗結(jié)論的能力判斷分析實驗結(jié)論的能力(1)(1)根據(jù)題目中所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲根據(jù)題目中所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)，然后用平滑的曲線線( (或直線或直線) )連接各點(diǎn)，在連接時應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線連接各點(diǎn)，在連接時應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線上上( (偏差比較大的點(diǎn)舍去偏差比較大的點(diǎn)舍去) )不在線上的點(diǎn)盡量平均分布不在線上的點(diǎn)盡量平均分布在線的兩側(cè)，如圖在線的兩側(cè)，如圖(2)

14、(2)根據(jù)所畫圖象可以看出，當(dāng)根據(jù)所畫圖象可以看出，當(dāng)m5.00m5.0010102 2g g0.5kg0.5kg時，時，標(biāo)尺刻度標(biāo)尺刻度x x與砝碼質(zhì)量與砝碼質(zhì)量m m成一次函數(shù)關(guān)系，所以在成一次函數(shù)關(guān)系，所以在F4.9NF4.9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量的關(guān)系滿足胡克定律根范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量的關(guān)系滿足胡克定律根據(jù)砝碼的質(zhì)量求得彈簧彈力的對應(yīng)值，據(jù)砝碼的質(zhì)量求得彈簧彈力的對應(yīng)值，由胡克定律由胡克定律F Fkxkx 可知，可知，k kF/F/x x4.9/0.1964.9/0.196N/mN/m25N/m.25N/m.2 2、在、在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)

15、系”實驗中，以下說實驗中，以下說法正確的是法正確的是( ( ) )A A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈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(yīng)保證彈簧位于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)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，得用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等出拉力與伸長量之比相等ABAB3 3、某同學(xué)做、某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他的實驗，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原長L L0 0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸，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長后的長度L L，把，把L LL L0 0作為彈簧的伸長量作為彈簧的伸長量x x，這樣操作，由，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下圖中的于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖中的 ( ( ) )F F0 0 x xF F0 0 x xF F0 0 x xF F0 0 x xA AB BC CD DC C