高考實(shí)驗(yàn)一探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)二驗(yàn)證力的平行四邊形定則.ppt

高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實(shí)驗(yàn)一 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)二 驗(yàn)證力的平行四邊形定則,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實(shí)驗(yàn)一 探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1探究彈力與彈簧伸長的定量關(guān)系 2學(xué)會(huì)利用圖象研究兩個(gè)物理量之間的關(guān)系的方法 二、實(shí)驗(yàn)原理 1如圖所示，彈簧在下端懸掛鉤碼時(shí)會(huì)伸 長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的 重力大小相等,自主再現(xiàn),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,2用刻度尺測出彈簧在不同的鉤碼拉力下的伸長量x，建立坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測得的各組(x、F)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，就可探知彈力大小與伸長量的關(guān)系 三、實(shí)驗(yàn)器材 輕質(zhì)彈簧(一根)，鉤碼(一盒)，刻度尺，鐵架臺(tái)，重垂線，坐標(biāo)紙，三角板 四、實(shí)驗(yàn)步驟,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,1如圖所示，將鐵架臺(tái)放于桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺(最小分度為mm)固定于鐵架臺(tái)上，并用重垂線檢查刻度尺是否豎直 2記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度L0. 3在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，待鉤碼靜止后， 記下彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度L1.,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,4.用上面方法，記下彈簧下端掛2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)鉤碼時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度L2、L3、L4，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中 5用xnLnL0計(jì)算出彈簧掛1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)鉤碼時(shí)彈簧的伸長量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸，計(jì)算出所掛鉤碼的總重力，這個(gè)總重力就等于彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格 6根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，最好以彈簧彈力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,7按照圖中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)，所畫的點(diǎn)不一定正好都在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同 8以彈簧的伸長為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù) 9解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,五、數(shù)據(jù)處理 根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，以彈力為縱坐標(biāo)，以彈簧伸長為橫坐標(biāo)按照圖中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作一條平滑的曲線(包括直線)，如果所畫的點(diǎn)不在同一條曲線上，那么應(yīng)該使曲線兩邊的點(diǎn)數(shù)大致相同根據(jù)圖象形狀，利用數(shù)學(xué)知識(shí)，寫出以彈簧伸長為自變量，彈力為函數(shù)的函數(shù)關(guān)系式理解函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 本實(shí)驗(yàn)最終得到彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系，在誤差范圍內(nèi)有Fkx，其中F為彈力，x是彈簧伸長量，k是一個(gè)由彈簧決定的物理量,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,六、注意事項(xiàng) 1實(shí)驗(yàn)過程中，注意拉力不要超過彈簧彈性限度測量彈簧長度時(shí)，不要用手拉彈簧，在彈簧自然豎直狀態(tài)去測量 2強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的探索性，即實(shí)驗(yàn)前并不知道彈力和彈簧的伸長有什么關(guān)系，如果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)以后所作直線的根據(jù)就是所驗(yàn)證的規(guī)律，但這是個(gè)探索性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道這個(gè)規(guī)律，所以描點(diǎn)以后作的曲線是試探性的，只是在分析了點(diǎn)的分布和走向以后才決定用直線來擬合這些點(diǎn),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3做出直線之后，要用初中學(xué)過的正比例函數(shù)(一次函數(shù))的知識(shí)寫出直線所代表函數(shù)解析式，即寫出Fkx.然后選定一組F和x，從而確定k的值但這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于它的探索性，比例系數(shù)的精確度不是重點(diǎn) 4要認(rèn)識(shí)系數(shù)k的物理意義，即在伸長量一定時(shí)k越大彈力也越大，它反映了彈簧的“勁度” 5使用彈簧的伸長數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)采用(ll0)，即彈簧長度變化量如果實(shí)驗(yàn)中不用彈簧的伸長而用彈簧的總長，得到的不是正比例函數(shù),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,七、誤差分析 1本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差 2. 彈簧豎直懸掛時(shí)，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),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,例1 某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L7. 下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個(gè)值，其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤，它們的代表符號(hào)分別是_和_,探究應(yīng)用,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,測量記錄表：,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實(shí)驗(yàn)中，L3和L7兩個(gè)值還沒有測定，請你根據(jù)上圖將這兩個(gè)測量值填入記錄表中 為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計(jì)算出三個(gè)差值： d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm. 請你給出第四個(gè)差值：d4_ cm.,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,根據(jù)以上差值，可以求出每增加50 g砝碼的彈簧平均伸長量L，L用d1、d2、d3、d4表示的式子為：L_. 代入數(shù)據(jù)解得L_ cm. 計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)k_N/m.(g取9.8 m/s2) 【解析】 (1)讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀一位，所以表格中L5、L6兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤 (2)根據(jù)圖示進(jìn)行測量結(jié)果讀數(shù)時(shí)，要確保有效位數(shù)正確，估讀在誤差允許的范圍內(nèi)，L36.86 cm，L714.06 cm.,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,跟蹤訓(xùn)練1 (2010福建理綜)某實(shí)驗(yàn)小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，將原長約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20 g)，每增掛一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長量；當(dāng)掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每取下一只鉤碼，也記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長量根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時(shí)的橡皮筋伸長量l與拉力F關(guān)系的圖象如圖所示從圖象中可以得出_(填選項(xiàng)前的字母),高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,A增掛鉤碼時(shí)l與F成正比，而減掛鉤碼時(shí)l與F不成正比 B當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時(shí)的大 C當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí)，增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時(shí)的相等 D增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼數(shù)過多，導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度 誘思啟導(dǎo) (1)由圖象可知：增、減鉤碼時(shí)l與F都可近似視為成正比關(guān)系 (2)由圖象可知：兩種情況下掛同樣多的鉤碼哪個(gè)伸長量更大？為什么？,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,【解析】 若橡皮筋一直在彈性限度內(nèi)，虛線和實(shí)線應(yīng)重合由于圖中虛線和實(shí)線并不重合，說明增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼過多，導(dǎo)致橡皮筋超出了彈性限度，選項(xiàng)D正確,【答案】 D,探究步驟,F1=?,F2=?,適當(dāng)?shù)臉?biāo)度,畫出力F1、F2的圖示,畫出力F的圖示,F,比較三個(gè)圖示之間的關(guān)系， 你的發(fā)現(xiàn)？,o,o,3、在“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通過細(xì)繩用兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條，使其活動(dòng)端伸長到某一位置O，此時(shí)需記下： _ _ _， 然后用一個(gè)彈簧測力計(jì)把橡皮條拉長，使活動(dòng)端到達(dá) _， 再記下 。,O點(diǎn)位置,F1的大小和方向,F2的大小和方向,O點(diǎn),F的大小和方向,根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，某同學(xué)作出如圖的力的圖示，其中A為固定橡皮條的固定點(diǎn)，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)合點(diǎn)，圖中 是F1、F2合力的理論值， 是合力的實(shí)驗(yàn)值，需要進(jìn)行比較的是 。 如果誤差在允許的范圍 內(nèi)，通過本實(shí)驗(yàn)可以得 出的結(jié)論：共點(diǎn)的兩個(gè) 力的合成遵循 。,F,F,F與F的大小和方向,平行四邊形定則,目的：對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)一步再熟悉、 再認(rèn)識(shí)。,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,實(shí)驗(yàn)二 探究求合力的方法 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究兩個(gè)非共線力合成時(shí)滿足的規(guī)律 二、實(shí)驗(yàn)原理 :等效替代 一個(gè)力F的作用效果和兩個(gè)力F1、F2的作用效果都是讓同一條一端固定的橡皮條伸長到同一點(diǎn)，所以一個(gè)力F就是這兩個(gè)力F1和F2的合力，作出力F的圖示再作出力F1和F2的圖示，比較F1、F2和F的大小和方向有何關(guān)系,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,三、實(shí)驗(yàn)器材 方木板一塊、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上并用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套 2用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,3只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩套的方向 4用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的方向作出只用一只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F的圖示 5用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，比較一下其對(duì)角線與F有什么關(guān)系,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,五、誤差分析 1用兩個(gè)測力計(jì)拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和測力計(jì)不在同一個(gè)平面內(nèi)，這樣兩個(gè)測力計(jì)的水平分力的實(shí)際合力比由作圖法得到的合力小 2結(jié)點(diǎn)O的位置和兩個(gè)測力計(jì)的方向畫得不準(zhǔn)，造成作圖的誤差 3兩個(gè)分力的起始夾角太大，如大于120，再重做兩次實(shí)驗(yàn)，為保證結(jié)點(diǎn)O位置不變(即保證合力不變)，則變化范圍不大，因而測力計(jì)示數(shù)變化不顯著，讀數(shù)誤差大 4作圖比例不恰當(dāng)造成作圖誤差,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,例2 在做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，橡皮條的一端固定在木板上，用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的O點(diǎn)，以下操作中錯(cuò)誤的是( ) A同一次實(shí)驗(yàn)過程中，O點(diǎn)位置允許變動(dòng) B實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度 C實(shí)驗(yàn)中，先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn) D實(shí)驗(yàn)中，把橡皮條的另一端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩彈簧秤之間夾角應(yīng)取90，以便于算出合力大小,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,【解析】 從橡皮條固定點(diǎn)到O點(diǎn)的連線方向，是合力的作用線方向，如果O點(diǎn)變動(dòng)，那么合力的大小、方向都要變化，就不能驗(yàn)證力的平行四邊形定則，故A選項(xiàng)錯(cuò)C選項(xiàng)中，因一個(gè)彈簧秤已拉到最大量程，再通過另一個(gè)彈簧秤拉橡皮條到O點(diǎn)時(shí)，每一個(gè)彈簧秤可能超過最大量程，造成損壞，或讀數(shù)不準(zhǔn)，故C選項(xiàng)錯(cuò)互成角度的兩個(gè)力的合成，是利用平行四邊形定則合成的，兩個(gè)分力成任意角度都適用，不必成90角，故D選項(xiàng)錯(cuò)故只有B選項(xiàng)正確,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,跟蹤訓(xùn)練2 將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計(jì)、沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如下圖所示這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力F1、F2的大小分別為_N和_N. (2)在本題的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力 (3)下圖(A)(B)兩圖是兩位同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中哪一個(gè)圖符合實(shí)際？若合力測量值F是準(zhǔn)確的，則以F1、F2為鄰邊作平行四邊形的對(duì)角線，F(xiàn)與F有誤差的原因可能是哪些？,高考調(diào)研 新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí),高三物理（人教版）,誘思啟導(dǎo) (1)讀數(shù)時(shí)要符合有效數(shù)字的要求 (2)合理選取標(biāo)度，作出兩分力，再應(yīng)用平行四邊形定