探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系PPT學習教案

1、會計學1探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 1.如圖如圖2-4-2所示，將鐵架臺放于桌面上所示，將鐵架臺放于桌面上(固定好固定好)，將彈簧的一端固定于，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺鐵架臺的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺(最小分度為最小分度為mm)固定于鐵架臺上固定于鐵架臺上，并用重錘線檢查刻度尺是否豎直。，并用重錘線檢查刻度尺是否豎直。 2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度L0。 3.在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應的刻度記下彈簧下端所對應的刻度L1。 圖圖2

2、-4-2鉤碼個數(shù)刻度伸長量xn=Ln-L0彈力F0L0=1L1=x1=F1=2L2=x2=F2=3L3=6L6=x6=F6= 四、實驗步驟四、實驗步驟第1頁/共15頁 4.用上面方法，記下彈簧下端掛用上面方法，記下彈簧下端掛2個、個、3個、個、4個個鉤碼時鉤碼時，彈簧下端所對應的刻度，彈簧下端所對應的刻度L2、L3、L4，并將所得數(shù)據(jù)記錄在，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中。表格中。 5.用用xnLnL0計算出彈簧掛計算出彈簧掛1個、個、2個、個、3個個鉤碼時彈簧鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎档纳扉L量，并根據(jù)當?shù)刂亓铀俣戎礸，計算出所掛鉤碼的總，計算出所掛鉤碼的總重量，這個總重量就是彈簧

3、彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格重量，這個總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。 6.在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈簧伸長量在坐標紙上建立坐標系，以彈力為縱坐標，彈簧伸長量為橫坐標，描出每一組數(shù)據(jù)為橫坐標，描出每一組數(shù)據(jù)(x,F)所對應的點。所對應的點。 7.根據(jù)所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線根據(jù)所描各點的分布與走向，作出一條平滑的曲線(不能不能畫成折線畫成折線)。 8.以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線以彈簧伸長量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如果不行，寫所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如果不行

4、，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。成二次函數(shù)的形式或其他形式。 9.研究并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。研究并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。第2頁/共15頁 五、注意事項五、注意事項 1.安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。安裝時，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。 2.實驗時，要盡量選擇長度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程實驗時，要盡量選擇長度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程度度(勁度系數(shù)勁度系數(shù))適中的彈簧，以每掛一個鉤碼適中的彈簧，以每掛一個鉤碼(20 g)彈簧伸長彈簧伸長量增大量增大12 cm為宜。為宜。 3.讀取彈簧下端所對應的刻度時，要用三角板，并且視讀取彈簧下端所對應的刻度時，要用三角板，并且視線垂

5、直于刻度，力求讀數(shù)準確，并且要等鉤碼靜止時，再線垂直于刻度，力求讀數(shù)準確，并且要等鉤碼靜止時，再讀數(shù)。讀數(shù)。 4.實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉實驗中懸掛鉤碼時注意不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度。伸，超過彈簧的彈性限度。 5.要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。 6.建立坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據(jù)建立坐標系時，要選擇合適標度，以使所畫曲線占據(jù)整個坐標紙。整個坐標紙。 7.畫圖線時，不一定要讓所有各點都正好在曲線上，但畫圖線時，不一定要讓所有各點都正好在曲線上，但應注意使曲線兩側(cè)的點大致相同，偏離太遠的點要

6、舍棄。應注意使曲線兩側(cè)的點大致相同，偏離太遠的點要舍棄。第3頁/共15頁 在物理學中經(jīng)常用圖象處理物理問在物理學中經(jīng)常用圖象處理物理問 題，要特別注意：圖線斜率的意題，要特別注意：圖線斜率的意 義義(或曲線切線斜率的意義或曲線切線斜率的意義)；圖；圖線與縱軸橫軸交點的物理意義。線與縱軸橫軸交點的物理意義。 六、誤差分析六、誤差分析 本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：本實驗的誤差主要來自以下兩個方面： 1.彈簧的長度測量不精確。彈簧的長度測量不精確。 2.描點、畫圖不精確。描點、畫圖不精確。第4頁/共15頁 本題主要考查使用彈簧時應注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系。本題

7、主要考查使用彈簧時應注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系。 (1)實驗中應以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選實驗中應以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B。 (2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x 0，所以選，所以選C。【例例1】(1)在在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗

8、中，以下說法正確的是的實驗中，以下說法正確的是 ( ) 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.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) 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.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 (2)某同學做某同學做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其

9、的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其 自然伸長，用直尺測出彈簧的原長自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測，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出彈簧伸長后的長度L，把，把L-L0作為彈簧的伸長量作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧的自，這樣操作，由于彈簧的自 身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的 ( )ABC第5頁/共15頁【例例2】在在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系” 的實驗中，甲、乙兩位同的實驗中，甲、乙兩位同學學 選用不同的橡皮繩代替彈簧。為測量橡皮繩的勁度系數(shù)

10、，他們在橡皮繩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下端依次逐個掛上鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量均為每個鉤碼的質(zhì)量均為m=0.1 kg，取，取g=10 m/s2)， 并記錄繩下端的坐標并記錄繩下端的坐標X加加i，然后逐個拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標，然后逐個拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標 X減減i，繩下端坐標的平均值，繩下端坐標的平均值Xi=(X加加i-X減減i)/2的數(shù)據(jù)如下表：的數(shù)據(jù)如下表：(下標下標i表示掛在表示掛在 繩下端鉤碼個數(shù)繩下端鉤碼個數(shù))掛在橡皮繩下端的鉤碼個數(shù)橡皮繩下端的坐標(Xi/mm)甲乙1216.5216.52246.7232.0

11、3284.0246.54335.0264.25394.5281.36462.0301.0(1)同一橡皮繩的同一橡皮繩的X加加i_X減減i(大于或小于大于或小于)；(2)_同學的數(shù)據(jù)更符合實驗要求同學的數(shù)據(jù)更符合實驗要求(甲或乙甲或乙)；(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)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？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？第6頁/共15頁(1)小于小于 (2)乙乙 (3)63 N/m (4)見解析見解析 (1)由甲、乙兩同學測量數(shù)據(jù)看，橡皮繩所受由甲、乙兩同學測

12、量數(shù)據(jù)看，橡皮繩所受拉力接近或超過了其彈性限度，其恢復能力要差一些，而且拉力接近或超過了其彈性限度，其恢復能力要差一些，而且拉伸越長恢復能力越差。故拉伸越長恢復能力越差。故X加加i小于小于X減減i。 (2)乙同學的數(shù)據(jù)更符合實驗要求，每增加一個鉤碼橡乙同學的數(shù)據(jù)更符合實驗要求，每增加一個鉤碼橡皮繩形變量大致相同，而甲同學所用橡皮繩的形變量差別非皮繩形變量大致相同，而甲同學所用橡皮繩的形變量差別非常大，表明已超過了彈性限度。常大，表明已超過了彈性限度。 (3)以乙同學數(shù)據(jù)作圖象如圖所示。以乙同學數(shù)據(jù)作圖象如圖所示。 (4)盡可能使橡皮繩伸長量在彈性盡可能使橡皮繩伸長量在彈性限度內(nèi)，同時有足夠大的

13、伸長量，以限度內(nèi)，同時有足夠大的伸長量，以減小長度測量誤差。減小長度測量誤差。第7頁/共15頁1.做做“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗步驟如下：的實驗步驟如下： A.以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力大小為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力大小為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x,F)對對 應的點，并用平滑的曲線連結(jié)起來；應的點，并用平滑的曲線連結(jié)起來； B.記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度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將鐵架臺固定于桌子上(也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重)，并將，并

14、將彈彈 簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺；簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺； D.依次在彈簧下端掛上依次在彈簧下端掛上2個、個、3個、個、4個個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時， 彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼； E.以彈簧伸長量以彈簧伸長量x為自變量，寫出彈力大小為自變量，寫出彈力大小F與伸長量與伸長量x的關(guān)系式。首先的關(guān)系式。首先嘗嘗 試寫成一次函數(shù)，如果不行，再嘗試著寫成二次函數(shù)；試寫成一次函數(shù)，如果不行，再嘗試著寫成二次函數(shù)； F.解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；解釋函數(shù)

15、表達式中常數(shù)的物理意義； G.整理儀器。整理儀器。 請將以上步驟按操作的先后順序排列起來：請將以上步驟按操作的先后順序排列起來：_。C B D A E F G第8頁/共15頁 (1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在如圖根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在如圖2-4-4所示的坐所示的坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與鉤碼與鉤碼質(zhì)量質(zhì)量m的關(guān)系曲線。的關(guān)系曲線。 (2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在斷，在_N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量關(guān)范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)律的彈簧的勁度系系滿足胡克定律，這種規(guī)律的彈簧的勁度系數(shù)為數(shù)為_N/m。2

16、.某同學用如圖某同學用如圖2-4-3所示的裝置做的探究彈力和彈簧伸長量關(guān)系的實驗。他所示的裝置做的探究彈力和彈簧伸長量關(guān)系的實驗。他 先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤 碼，并逐個增加鉤碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：碼，并逐個增加鉤碼，測出指針所指的標尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(重重 力加速度取力加速度取g=9.8 m/s2)4.9圖圖2-4-4圖圖2-4-3鉤碼質(zhì)量m/102g 01.002.003.004.005.006.007.00標尺刻度x/10-2m 15.0018.9422

17、.8226.7830.6634.6042.0054.50 25 (1)根據(jù)題目所測量的數(shù)據(jù)進行描點，然后用平滑的曲線根據(jù)題目所測量的數(shù)據(jù)進行描點，然后用平滑的曲線(或直線或直線)連接各點，在連接時讓盡量多的點落在線上連接各點，在連接時讓盡量多的點落在線上(偏差比較大的點舍去偏差比較大的點舍去)，不在線上的點盡量平均分配在線的兩側(cè)，如圖所示。，不在線上的點盡量平均分配在線的兩側(cè)，如圖所示。第9頁/共15頁2.如圖如圖2-4-5所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連。當對彈簧所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連。當對彈簧 施加變化的作用力施加變化的作用力(拉力或壓力拉力或

18、壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生彈力時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生彈力 大小的關(guān)系圖象大小的關(guān)系圖象(如圖乙如圖乙)，則下列判斷正確的是，則下列判斷正確的是 ( ) A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比 B.彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比 C.該彈簧的勁度系數(shù)是該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D.該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變1.在在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中關(guān)于操作步驟的先后順序，下列說法的實驗中關(guān)于操作步驟的先后順序

19、，下列說法 中正確的是中正確的是 ( ) A.先測量原長，后豎直懸掛先測量原長，后豎直懸掛 B.先豎直懸掛，后測量原長先豎直懸掛，后測量原長 C.先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響 D.先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重B DB C D圖圖2-4-5第10頁/共15頁3.某實驗小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系。實驗時，將某實驗小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系。實驗時，將 原長約原長約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端 逐一增掛鉤碼逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為質(zhì)量均為20

20、g)，每增掛一只鉤碼均記下對應的，每增掛一只鉤碼均記下對應的 橡皮筋伸長量；當掛上橡皮筋伸長量；當掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每只鉤碼后，再逐一把鉤碼取下，每 取下一只鉤碼，也記下對應的橡皮筋伸取下一只鉤碼，也記下對應的橡皮筋伸 長量。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和長量。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和 減掛鉤碼時的橡皮筋伸長量減掛鉤碼時的橡皮筋伸長量 l與拉力與拉力F 關(guān)系的圖象如圖關(guān)系的圖象如圖2-4-6所示。從圖象中可所示。從圖象中可 以得出以得出_。(填選項前的字母填選項前的字母) A.增掛鉤碼時增掛鉤碼時 l與與F成正比，而減掛鉤碼時成正比，而減掛鉤碼時 l與與F不成正比不成正比

21、B.當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比減當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比減 掛鉤碼時的大掛鉤碼時的大 C.當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量與減當所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量與減 掛鉤碼時的相等掛鉤碼時的相等 D.增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多，導致橡皮筋超出彈性限度增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多，導致橡皮筋超出彈性限度D圖圖2-4-6第11頁/共15頁4.下表是一位同學探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所下表是一位同學探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所 測的幾組數(shù)據(jù)：測的幾組數(shù)據(jù)：圖圖2-4-7在如圖在如圖2-4-7所示的坐標上作出所示的坐標上作出F-

22、x圖線。圖線。寫出曲線的函數(shù)表達式寫出曲線的函數(shù)表達式(x用用cm作單位作單位): _。函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義：。函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義：。彈力(F/N)0.51.01.52.02.5彈簧原來長度(L0/cm)1515151515彈簧后來長度(L/cm)16.217.318.519.620.8彈簧伸長量(x/cm)1.22.33.54.65.8彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)F=0.43x第12頁/共15頁5.如圖如圖2-4-8所示，某同學和你一起探究彈力與彈簧伸所示，某同學和你一起探究彈力與彈簧伸 長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k。做法是先將待測。做法是先將待測 彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫彈簧的一端固定在鐵架臺上，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。當彈簧自然下垂時，指針指針恰好落在刻度尺上。當彈簧自然下垂時，指針 指示的刻度值記作指示的刻度值記作L0；彈簧下端掛一個；彈簧下端掛一個50 g的砝碼時，的砝碼時， 指針指示的刻度數(shù)值記作指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個；彈簧下端掛兩個50 g的