高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件.ppt

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第二章相互作用 實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的定量關(guān)系 2 學(xué)會(huì)利用列表法 圖象法研究物理量之間的關(guān)系 二 實(shí)驗(yàn)原理彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng) 平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等 彈簧的伸長(zhǎng)量越大 彈力也就越大 三 實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái) 彈簧 鉤碼 刻度尺 坐標(biāo)紙 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝實(shí)驗(yàn)儀器 見(jiàn)實(shí)驗(yàn)原理圖 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 讓其自然下垂 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 用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0 即原長(zhǎng) 3 在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼 量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1 記錄m1和l1 填入自己設(shè)計(jì)的表格中 4 改變所掛鉤碼的質(zhì)量 量出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度 記錄m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2 l3 l4 l5 并得出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x1 x2 x3 x4 x5 一 數(shù)據(jù)處理1 列表法將測(cè)得的F x填入設(shè)計(jì)好的表格中 可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等的 2 圖象法以彈簧伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo) 彈力F為縱坐標(biāo) 描出F x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點(diǎn) 作出的擬合曲線 是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線 二 誤差分析1 鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確 彈簧長(zhǎng)度測(cè)量不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差 2 畫圖時(shí)描點(diǎn)及連線不準(zhǔn)確也會(huì)帶來(lái)誤差 三 注意事項(xiàng)1 每次增減鉤碼測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí) 均需保證彈簧及鉤碼不上下振動(dòng)而處于靜止?fàn)顟B(tài) 否則 彈簧彈力有可能與鉤碼重力不相等 2 彈簧下端增加鉤碼時(shí) 注意不要超過(guò)彈簧的彈性限度 3 測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí) 應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)l0 實(shí)際總長(zhǎng)l及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同 明確三者之間的關(guān)系 4 建立平面直角坐標(biāo)系時(shí) 兩軸上單位長(zhǎng)度所代表的量值要適當(dāng) 不可過(guò)大 也不可過(guò)小 5 描線的原則是 盡量使各點(diǎn)落在描畫出的線上 少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè) 描出的線不應(yīng)是折線 而應(yīng)是光滑的曲線 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理 考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)過(guò)程及誤差分析 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理 1 將表中數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整 81 7 0 0122 3 圖乙中畫出的直線可近似認(rèn)為通過(guò)原點(diǎn) 若從實(shí)驗(yàn)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(dá)式為k N m 該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長(zhǎng)度l0 單位為m 的關(guān)系的表達(dá)式為k N m 如圖甲所示 用鐵架臺(tái) 彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系 考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)過(guò)程及誤差分析 1 為完成實(shí)驗(yàn) 還需要的實(shí)驗(yàn)器材有 2 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有 3 圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的F x圖線 由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為 N m 圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于 刻度尺 彈簧原長(zhǎng) 彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量 或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度 200 彈簧自身存在重力 4 為完成該實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下 A 以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo) 以彈力為縱坐標(biāo) 描出各組 x F 對(duì)應(yīng)的點(diǎn) 并用平滑的曲線連接起來(lái) B 記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0 C 將鐵架臺(tái)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(gè) 2個(gè) 3個(gè) 4個(gè) 鉤碼 并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)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(zhǎng)量為自變量 寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)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(dá)式中常數(shù)的物理意義 G 整理儀器 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái) CBDAEFG 解析 1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來(lái)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和形變量 2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有彈簧的原長(zhǎng) 彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量 或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度 3 取圖象中 0 5 0 和 3 5 6 兩個(gè)點(diǎn) 代入F kx可得k 200N m 由于彈簧自身的重力 使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量 4 根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)镃BDAEFG 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重的影響 1 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 2 利用傳感器 將彈簧水平放置 一端固定在傳感器上 對(duì)彈簧施加變化的作用力 推力或拉力 時(shí) 得到對(duì)應(yīng)的彈簧形變量 2015 云南昆明模擬 在探究彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 所用裝置如圖甲所示 將輕彈簧的一端固定 另一端與力傳感器連接 其伸長(zhǎng)量通過(guò)刻度尺測(cè)得 某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列于下表中 1 以x為橫坐標(biāo) F為縱坐標(biāo) 在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系圖線 答案 見(jiàn)解析 2 由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為 保留三位有效數(shù)字 75 0N m 解析 1 描點(diǎn)作圖 如圖 點(diǎn)評(píng) 本方案在水平方向上測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 消除了由彈簧自身重量引起的誤差 用力傳感器測(cè)量彈力 避免了采用定滑輪 鉤碼做實(shí)驗(yàn)時(shí)因摩擦帶來(lái)的誤差 提高了實(shí)驗(yàn)精度