高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件.ppt

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第二章相互作用 實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 一 實驗?zāi)康? 探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系 2 學(xué)會利用列表法 圖象法研究物理量之間的關(guān)系 二 實驗原理彈簧受到拉力會伸長 平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等 彈簧的伸長量越大 彈力也就越大 三 實驗器材鐵架臺 彈簧 鉤碼 刻度尺 坐標(biāo)紙 四 實驗步驟1 安裝實驗儀器 見實驗原理圖 將鐵架臺放在桌面上 固定好 將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上 讓其自然下垂 在靠近彈簧處將刻度尺 最小分度為1mm 固定于鐵架臺上 并用重垂線檢查刻度尺是否豎直 2 用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0 即原長 3 在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼 量出此時彈簧的長度l1 記錄m1和l1 填入自己設(shè)計的表格中 4 改變所掛鉤碼的質(zhì)量 量出對應(yīng)的彈簧長度 記錄m2 m3 m4 m5和相應(yīng)的彈簧長度l2 l3 l4 l5 并得出每次彈簧的伸長量x1 x2 x3 x4 x5 一 數(shù)據(jù)處理1 列表法將測得的F x填入設(shè)計好的表格中 可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長量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 作出的擬合曲線 是一條過坐標(biāo)原點的直線 二 誤差分析1 鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確 彈簧長度測量不準(zhǔn)確帶來誤差 2 畫圖時描點及連線不準(zhǔn)確也會帶來誤差 三 注意事項1 每次增減鉤碼測量有關(guān)長度時 均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止?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 注意不要超過彈簧的彈性限度 3 測量有關(guān)長度時 應(yīng)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(guān)系 4 建立平面直角坐標(biāo)系時 兩軸上單位長度所代表的量值要適當(dāng) 不可過大 也不可過小 5 描線的原則是 盡量使各點落在描畫出的線上 少數(shù)點分布于線兩側(cè) 描出的線不應(yīng)是折線 而應(yīng)是光滑的曲線 考點一實驗原理和數(shù)據(jù)處理 考點二實驗過程及誤差分析 考點一實驗原理和數(shù)據(jù)處理 1 將表中數(shù)據(jù)補充完整 81 7 0 0122 3 圖乙中畫出的直線可近似認為通過原點 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與其自由長度l0 單位為m 的關(guān)系的表達式為k N m 如圖甲所示 用鐵架臺 彈簧和多個已知質(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量的關(guān)系 考點二實驗過程及誤差分析 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圖線 由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為 N m 圖線不過原點的原因是由于 刻度尺 彈簧原長 彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量 或?qū)?yīng)的彈簧長度 200 彈簧自身存在重力 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 對應(yīng)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l0 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 CBDAEFG 解析 1 根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量 2 根據(jù)實驗原理 實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長 彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量 或?qū)?yīng)的彈簧長度 3 取圖象中 0 5 0 和 3 5 6 兩個點 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就有形變量 4 根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG 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(yīng)該是盡可能減小彈簧自重的影響 1 一個方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧 通過減小讀數(shù)的相對誤差來提高實驗的精確度 2 利用傳感器 將彈簧水平放置 一端固定在傳感器上 對彈簧施加變化的作用力 推力或拉力 時 得到對應(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量之間關(guān)系的實驗中 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 其伸長量通過刻度尺測得 某同學(xué)的實驗數(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量之間的關(guān)系圖線 答案 見解析 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 描點作圖 如圖 點評 本方案在水平方向上測量實驗數(shù)據(jù) 消除了由彈簧自身重量引起的誤差 用力傳感器測量彈力 避免了采用定滑輪 鉤碼做實驗時因摩擦帶來的誤差 提高了實驗精度