《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題二 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題二 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 新人教版（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、實 驗 二 探 究 彈 力 和 彈 簧 伸 長 的 關(guān) 系 實 驗 準(zhǔn) 備實 驗 目 的(1)探 究 彈 力 與 彈 簧 的 伸 長 量 的 定 量 關(guān) 系 (2)學(xué) 會 利 用 圖 象 研 究 兩 個 物 理 量 之 間 的 關(guān) 系 的 方 法 實 驗 原 理(1)如 圖 S2-1 所 示 ， 彈 簧 在 下 端 懸 掛 鉤 碼 時 會 伸 長 ， 平 衡 時彈 簧 產(chǎn) 生 的 彈 力 與 鉤 碼 重 力 大 小 _圖 S2-1相 等 (2)用 _測 出 彈 簧 在 不 同 的 鉤 碼 拉 力 下 的 伸 長 量x， 建 立 坐 標(biāo) 系 ， 以 _表 示 彈 力 大 小 F， 以 _表 示
2、彈 簧 的 伸 長 量 x， 在 坐 標(biāo) 系 中 描 出 實 驗 所 測 得 的 各 組 (x， F)對 應(yīng) 的 點 ， 用 平 滑 的 曲 線 連 接 起 來 ， 根 據(jù) 實 驗 所 得 的 圖 線 ， 就可 探 究 彈 力 大 小 與 伸 長 量 之 間 的 關(guān) 系 縱 坐 標(biāo) 橫 坐 標(biāo)實 驗 器 材輕 質(zhì) 彈 簧 (一 根 )、 鉤 碼 (一 盒 )、 刻 度 尺 、 鐵 架 臺 、 重 垂 線 、坐 標(biāo) 紙 、 三 角 板 等 刻 度 尺 實 驗 過 程實 驗 步 驟(1)如 圖 S2-2 所 示 ， 將 _放 在 桌 面 上 (固 定 好 )， 將_ 的 一 端 固 定 在 鐵 架
3、 臺 的 橫 梁 上 ， 在 接 近 彈 簧 處 將_(最 小 分 度 為 1 m m )固 定 于 鐵 架 臺 上 ， 并 檢 查 刻 度 尺是 否 _ 鐵 架 臺彈 簧刻 度 尺豎 直 圖 S2-2 (2)記 下 彈 簧 下 端 _時 所 對 應(yīng) 的 刻 度 L0.(3)在 彈 簧 下 端 掛 上 一 個 鉤 碼 ， 記 下 靜 止 時 彈 簧 所 對 應(yīng) 的 刻度 L1.(4)用 上 面 的 方 法 ， 記 下 彈 簧 下 端 掛 2 個 、 3 個 、 4 個 鉤 碼 時 ， 彈 簧 下 端 所 對 應(yīng) 的 刻 度 L2 、 L3、 L4 ， 并 將 所 得 數(shù)據(jù) 記 錄 在 表 格
4、中 . 不 掛 鉤 碼鉤 碼 個 數(shù) 刻 度 伸 長 量 x 彈 力 F0 L0 0 01 L1 x1 L1 L0 F12 L 2 x2 L2 L0 F23 L3 x3 L3 L0 F3 6 L6 x6 L6 L0 F6 數(shù) 據(jù) 處 理(1)用 xn _計 算 出 彈 簧 掛 1 個 、 2 個 、 3 個 鉤 碼 時 彈 簧 的 伸 長 量 ， 并 根 據(jù) 當(dāng) 地 重 力 加 速 度 值 g， 計 算 出 所掛 鉤 碼 的 _， 這 個 _就 等 于 彈 簧 彈 力 的 大 小 ，將 所 得 數(shù) 據(jù) 填 入 表 格 Ln L0(2)以 伸 長 量 x 為 橫 軸 、 彈 力 F 為 縱 軸
5、建 立 坐 標(biāo) 系 ， 要 注 意標(biāo) 上 坐 標(biāo) 軸 表 示 的 物 理 量 及 單 位 (3) 在 坐 標(biāo) 軸 上 選 擇 合 適 的 標(biāo) 度 ( 能 使 數(shù) 據(jù) 布 滿 整 個 坐 標(biāo)系 )， 并 將 以 上 數(shù) 據(jù) 描 點 表 示 在 圖 象 中 ， 描 點 時 要 留 下 痕 跡 (4)將 以 上 描 點 連 線 要 讓 盡 可 能 多 的 點 落 在 同 一 直 線 上 ，讓 其 余 的 點 落 在 直 線 的 兩 側(cè) ， 誤 差 較 大 的 點 舍 棄 (5)這 就 是 彈 簧 彈 力 的 F-x 圖 象 ， 如 果 圖 象 在 誤 差 范 圍 內(nèi) 是一 條 _的 直 線 ， 那
6、么 說 明 彈 簧 彈 力 與 彈 簧 的 伸 長 量 成正 比 過 原 點 總 重 力總 重 力 實 驗 分 析注 意 事 項 自 然 下 垂 用 毫 米 刻 度 尺彈 性 限 度 彈 力(1)由 于 彈 簧 有 一 定 重 量 ， 將 其 自 然 懸 掛 時 的 長 度 與 平 放 時的 長 度 不 一 樣 量 取 L0 時 ， 應(yīng) 將 彈 簧 一 端 固 定 在 鐵 架 臺 上 的 鐵夾 上 ， 讓 其 _， 再 _量 得 自 然 狀 態(tài)下 的 原 長 ， 否 則 圖 象 將 不 過 原 點 (2) 只 有 在 _ 內(nèi) ， 彈 簧 的 _ 才 與 彈 簧 的_成 正 比 所 以 在 彈
7、簧 下 掛 鉤 碼 時 ， 注 意 不 要 使 彈 簧所 受 拉 力 超 過 其 _伸 長 量 彈 性 限 度 (3)若 用 作 圖 法 研 究 彈 簧 的 彈 力 與 其 伸 長 量 的 關(guān) 系 ， 由 于 實驗 誤 差 ， 依 據(jù) 實 驗 數(shù) 據(jù) 描 成 的 點 不 完 全 在 一 條 直 線 上 這 時 所作 直 線 應(yīng) 盡 量 多 地 通 過 這 些 點 ， 并 使 不 在 直 線 上 的 點 盡 量 均 勻分 布 在 所 作 直 線 的 兩 側(cè) 明 顯 與 其 他 相 差 很 遠 的 點 應(yīng) 該 舍 去 (4)如 果 實 驗 中 不 用 彈 簧 的 伸 長 量 而 用 彈 簧 的 總
8、 長 ， 得 到 的圖 象 將 _ 根 據(jù) 實 驗 目 的 要 用 彈 簧 的 _如 果 彈 簧 伸 長 量 的 單 位 用 米 ， 彈 力 的 單 位 用 牛 ， 則 函 數(shù) 表 達 式中 常 數(shù) k 的 單 位 是 牛 每 米 ， 即 N/m .不 過 原 點 伸 長 量 誤 差 分 析(1)本 實 驗 誤 差 的 主 要 來 源 為 讀 數(shù) 和 作 圖 時 的 偶 然 誤 差 (2)彈 簧 豎 直 懸 掛 時 ， 未 考 慮 彈 簧 自 身 重 力 的 影 響 (3)為 了 減 小 誤 差 ， 要 盡 量 多 測 幾 組 數(shù) 據(jù) 實 驗 改 進在 “ 探 究 彈 力 和 彈 簧 伸 長
9、的 關(guān) 系 ” 的 實 驗 中 ， 也 可 以 不 測量 彈 簧 的 自 然 長 度 ， 而 以 彈 簧 的 總 長 作 為 自 變 量 ， 彈 力 為 因 變量 ， 作 出 彈 力 隨 彈 簧 長 度 的 關(guān) 系 圖 線 這 樣 可 避 免 因 測 彈 簧 的自 然 伸 長 而 帶 來 的 誤 差 【 基 礎(chǔ) 檢 測 】1 (多 選 )如 圖 S2-3 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(dāng) 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
10、產(chǎn) 生 的 彈 力 大 小 的 關(guān) 系)圖 象 ， 如 圖 乙 所 示 則 下 列 判 斷 正 確 的 是 (圖 S2-3 A 彈 簧 產(chǎn) 生 的 彈 力 和 彈 簧 的 長 度 成 正 比B 彈 力 增 加 量 與 對 應(yīng) 的 彈 簧 長 度 成 正 比C 該 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) 是 200 N/mD 該 彈 簧 受 到 反 向 壓 力 時 ， 勁 度 系 數(shù) 不 變解 析 ： 由 圖 象 知 ， F-x 是 一 個 過 原 點 的 直 線 ， k 200.10 N/m 200 N/m ， 可 知 A 錯 誤 ； 彈 力 增 加 量 與 對 應(yīng) 的 彈 簧 長 度 的 增加 量 成
11、正 比 ， 與 對 應(yīng) 的 彈 簧 長 度 不 成 正 比 ， B 錯 誤 答 案 ： CD 2 (2015 年 廣 東 陽 東 一 中 、 廣 雅 中 學(xué) 聯(lián) 考 )某 同 學(xué) 利 用 如 圖S2-4 甲 裝 置 做 “ 探 究 彈 簧 彈 力 大 小 與 其 長 度 的 關(guān) 系 ” 的 實 驗 圖 S2-4 (1)在 安 裝 刻 度 尺 時 ， 必 須 使 刻 度 尺 保 持 _狀 態(tài) (2)他 通 過 實 驗 得 到 如 圖 乙 所 示 的 彈 力 大 小 F 與 彈 簧 長 度 x的 關(guān) 系 圖 象 由 此 圖 象 可 得 該 彈 簧 的 原 長 x0 _cm ， 勁度 系 數(shù) k _
12、N/m .(3)他 又 利 用 本 實 驗 原 理 把 該 彈 簧 做 成 一 把 彈 簧 測 力 計 ， 當(dāng)彈 簧 測 力 計 上 的 示 數(shù) 如 圖 丙 所 示 時 ， 該 彈 簧 的 長 度 x _cm .答 案 ： (1)豎 直 (2)4 50 (3)10 考 點 1 用 圖 象 法 處 理 實 驗 數(shù) 據(jù) 重 點 歸 納在 F-x 圖 象 中 ，(1)圖 象 的 斜 率 表 示 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) 大 小 (2)圖 象 是 過 原 點 的 一 直 線 ， 若 實 驗 處 理 數(shù) 據(jù) 方 法 不 一 樣 ，導(dǎo) 致 圖 象 與 縱 軸 、 橫 軸 有 交 點 ， 應(yīng) 具 體 分
13、析 交 點 所 表 示 的 物 理意 義 典 例 剖 析例 1： (2014 年 新 課 標(biāo) 卷 )某 實 驗 小 組 探 究 彈 簧 的 勁 度 系數(shù) k 與 其 長 度 (圈 數(shù) )的 關(guān) 系 實 驗 裝 置 如 圖 S2-5 所 示 ： 一 均 勻長 彈 簧 豎 直 懸 掛 ， 7 個 指 針 P0、 P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6 分 別固 定 在 彈 簧 上 距 懸 點 0、 10、 20、 30、 40、 50、 60 圈 處 ； 通 過旁 邊 豎 直 放 置 的 刻 度 尺 ， 可 以 讀 出 指 針 的 位 置 ， P0 指 向 0 刻 度 設(shè) 彈 簧 下 端 未
14、 掛 重 物 時 ， 各 指 針 的 位 置 記 為 x0 ； 掛 有 質(zhì) 量 為0.100 kg 的 砝 碼 時 ， 各 指 針 的 位 置 記 為 x.測 量 結(jié) 果 及 部 分 計 算結(jié) 果 如 下 表 所 示 (n 為 彈 簧 的 圈 數(shù) ， 重 力 加 速 度 g 取 9.80 m /s 2)已 知 實 驗 所 用 彈 簧 總 圈 數(shù) 為 60， 整 個 彈 簧 的 自 由 長 度 為 11.88cm . (1)將 表 中 數(shù) 據(jù) 補 充 完 整 ： _； _.圖 S2-5項 目 P1 P2 P3 P4 P5 P6x0(cm ) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 1
15、2.01x(cm ) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41n 10 20 30 40 50 60k(N/m ) 163 56.0 43.6 33.8 28.8 (m /N) 0.0061 0.0179 0.0229 0.0296 0.03471k 圖 S2-6 (3)圖 S2-6 中 畫 出 的 直 線 可 近 似 認(rèn) 為 通 過 原 點 若 從 實 驗 中所 用 的 彈 簧 截 取 圈 數(shù) 為 n 的 一 段 彈 簧 ， 該 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) k 與其 圈 數(shù) n 的 關(guān) 系 的 表 達 式 為 k _N/m ； 該 彈 簧 的 勁 度 系數(shù) k 與 其
16、 自 由 長 度 l0(單 位 為 m )的 關(guān) 系 的 表 達 式 為 k _N/m . 【 考 點 練 透 】1 某 物 理 興 趣 小 組 的 同 學(xué) 在 研 究 彈 簧 彈 力 的 時 候 ， 測 得 彈力 的 大 小 F 和 彈 簧 長 度 l 的 關(guān) 系 如 圖 S2-7 所 示 ， 則 由 圖 線 可 知 ：圖 S2-7(1)彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) 為 _ (2)為 了 用 彈 簧 測 定 兩 木 塊 A 和 B 間 的 動 摩 擦 因 數(shù) ， 兩 位同 學(xué) 分 別 設(shè) 計 了 如 圖 S2-8 所 示 的 甲 、 乙 兩 種 方 案 甲 乙圖 S2-8 為 了 用 某 一
17、彈 簧 測 力 計 的 示 數(shù) 表 示 A 和 B 之 間 的 滑 動 摩擦 力 的 大 小 ， 你 認(rèn) 為 方 案 _更 合 理 若 A 和 B 的 重 力 分 別 為 10.0 N 和 20.0 N 當(dāng) A 被 拉 動 時 ，彈 簧 測 力 計 a 的 示 數(shù) 為 6.0 N， b 的 示 數(shù) 為 11.0 N， c 的 示 數(shù) 為 4.0 N， 則 A 和 B 間 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 _答 案 ： (1)300 N/m (2) 甲 0.3 2 (2015 年 山 東 臨 沂 模 擬 )如 圖 S2-9 甲 所 示 ， 用 鐵 架 臺 、彈 簧 和 多 個 已 知 質(zhì) 量 且 質(zhì)
18、量 相 等 的 鉤 碼 探 究 在 彈 性 限 度 內(nèi) 彈 簧彈 力 與 彈 簧 伸 長 量 的 關(guān) 系 甲 乙圖 S2-9 (1)為 完 成 實 驗 ， 還 需 要 的 實 驗 器 材 有 ： _.(2)實 驗 中 需 要 測 量 的 物 理 量 有 ： _.(3)圖 乙 是 彈 簧 彈 力 F 與 彈 簧 伸 長 量 x 的 F-x 圖 象 ， 由 此 可求 出 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) 為 _N/m .(4)為 完 成 該 實 驗 ， 設(shè) 計 的 實 驗 步 驟 如 下 ：A 以 彈 簧 伸 長 量 為 橫 坐 標(biāo) ， 以 彈 力 為 縱 坐 標(biāo) ， 描 出 各 組 (x，F(xiàn))對 應(yīng)
19、的 點 ， 并 用 平 滑 的 曲 線 連 接 起 來 B 記 下 彈 簧 不 掛 鉤 碼 時 其 下 端 在 刻 度 尺 上 的 刻 度 l 0. C 將 鐵 架 臺 固 定 于 桌 子 上 ， 并 將 彈 簧 的 一 端 系 于 橫 梁 上 ，在 彈 簧 附 近 豎 直 固 定 一 把 刻 度 尺 D 依 次 在 彈 簧 下 端 掛 上 1 個 、 2 個 、 3 個 、 4 個 鉤 碼 ，并 分 別 記 下 鉤 碼 靜 止 時 彈 簧 下 端 所 對 應(yīng) 的 刻 度 ， 并 記 錄 在 表 格內(nèi) ， 然 后 取 下 鉤 碼 E 以 彈 簧 伸 長 量 為 自 變 量 ， 寫 出 彈 力
20、與 彈 簧 伸 長 量 的 關(guān) 系式 首 先 嘗 試 寫 成 一 次 函 數(shù) ， 如 果 不 行 ， 則 考 慮 二 次 函 數(shù) F 解 釋 函 數(shù) 表 達 式 中 常 數(shù) 的 物 理 意 義 G 整 理 儀 器 請 將 以 上 步 驟 按 操 作 的 先 后 順 序 排 列 出 來 ： _. 答 案 ： (1)刻 度 尺(2)彈 簧 原 長 、 彈 簧 所 受 外 力 與 對 應(yīng) 的 伸 長 量 (或 與 彈 簧 對 應(yīng)的 長 度 )(3)200(3)CBDAEFG 或 CBDGAEF 考 點 2 實 驗 誤 差 分 析本 實 驗 的 誤 差 主 要 來 源 于 ： 彈 簧 拉 力 大 小
21、的 不 穩(wěn) 定 、 彈 簧長 度 的 測 量 和 作 圖 重 點 歸 納 典 例 剖 析例 2： 某 同 學(xué) 做 “ 探 究 彈 力 和 彈 簧 伸 長 的 關(guān) 系 ” 實 驗 先把 彈 簧 放 在 水 平 桌 面 上 使 其 自 然 伸 長 ， 用 直 尺 測 出 彈 簧 的 原 長為 L0， 再 把 彈 簧 豎 直 懸 掛 起 來 ， 然 后 用 鉤 碼 掛 在 彈 簧 下 端 ， 測出 彈 簧 的 長 度 為 L， 把 L L0 作 為 彈 簧 的 伸 長 量 x1， 改 變 鉤 碼個 數(shù) 重 復(fù) 操 作 由 于 彈 簧 自 身 重 力 的 影 響 ， 最 后 作 出 的 F-x 圖象
22、， 可 能 是 下 圖 中 的 ( ) A B C D解 析 ： 先 把 彈 簧 放 在 光 滑 水 平 桌 面 上 使 其 自 然 伸 長 ， 再 把彈 簧 豎 直 懸 掛 起 來 ， 在 沒 施 加 拉 力 時 ， 由 于 彈 簧 自 身 重 力 的 影響 彈 簧 長 度 就 大 于 自 然 長 度 ， 即 F-t 圖 象 橫 軸 有 截 距 故 C 正 確 答 案 ： C 均 值 xi (x加 i x減 i)的 數(shù) 據(jù) 如 下 表 ： (下 標(biāo) i 表 示 掛 在 繩 下 端 鉤【 考 點 練 透 】3 在 “ 探 究 彈 簧 彈 力 大 小 與 伸 長 量 的 關(guān) 系 ” 的 實 驗
23、中 ， 甲 、乙 兩 位 同 學(xué) 選 用 不 同 的 橡 皮 繩 代 替 彈 簧 ， 為 測 量 橡 皮 繩 的 勁 度系 數(shù) ， 他 們 在 橡 皮 繩 下 端 依 次 逐 個 掛 上 鉤 碼 (每 個 鉤 碼 的 質(zhì) 量 均為 m 0.1 kg， 取 g 10 m /s2)， 并 記 錄 繩 下 端 的 坐 標(biāo) x加 i， 然 后逐 個 拿 下 鉤 碼 ， 同 樣 記 錄 繩 下 端 的 坐 標(biāo) x減 i， 繩 下 端 坐 標(biāo) 的 平碼 個 數(shù) ) 12 掛 在 橡 皮 繩 下端 的 鉤 碼 個 數(shù) 橡 皮 繩 下 端 的 坐 標(biāo) (xi/m m )甲 乙1 216.5 216.52 24
24、6.7 232.03 284.0 246.54 335.0 264.25 394.5 281.36 462.0 301.0 (1)同 一 橡 皮 繩 的 x加 i_x減 i (填 “ 大 于 ” 或 “ 小 于 ” )(2)_ 同 學(xué) 的 數(shù) 據(jù) 更 符 合 實 驗 要 求 (填 “ 甲 ” 或“ 乙 ” )(3)選 擇 一 組 數(shù) 據(jù) 用 作 圖 法 得 出 該 橡 皮 繩 的 勁 度 系 數(shù)k(N/m )(4)為 了 更 好 地 測 量 勁 度 系 數(shù) ， 在 選 用 鉤 碼 時 需 考 慮 的 因 素有 哪 些 ？ 答 案 ： (1)小 于 (2)乙(3)取 乙 同 學(xué) 的 數(shù) 據(jù) 作
25、圖 ， 如 圖 D12 所 示 圖 D12由 圖 可 得 ： k 58 N/m .(4)選 用 鉤 碼 的 質(zhì) 量 不 能 過 大 ， 否 則 很 容 易 超 出 橡 皮 繩 的 彈性 限 度 ， 質(zhì) 量 也 不 能 過 小 ， 否 則 橡 皮 繩 的 形 變 量 很 小 ， 測 量 誤差 大 4 某 實 驗 小 組 在 探 究 彈 力 與 彈 簧 伸 長 量 的 關(guān) 系 時 ， 先 把 彈簧 平 放 在 桌 面 上 ， 用 刻 度 尺 測 出 彈 簧 的 原 長 L0 4.6 cm ， 再 把彈 簧 豎 直 懸 掛 起 來 ， 在 下 端 掛 鉤 碼 ， 每 增 加 一 個 鉤 碼 均 記 下 對應(yīng) 的 彈 簧 長 度 x， 數(shù) 據(jù) 記 錄 如 下 表 所 示 .鉤 碼 個 數(shù) 1 2 3 4 5彈 力 F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0彈 簧 長 度 x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 圖 S2-10(1)根 據(jù) 表 中 數(shù) 據(jù) 在 圖 S2-10 中 作 出 F-x 圖 線 (2)由 此 圖 線 可 得 ， 該 彈 簧 勁 度 系 數(shù) k _N/m .(3)圖 線 與 x 軸 的 交 點 坐 標(biāo) 大 于 L0 的 原 因 是 _ 答 案 ： (1)如 圖 D13 所 示 圖 D13(2)50(3)彈 簧 自 身 重 力 的 影 響
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