高三復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)一探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

1、第第4 4課時(shí)實(shí)驗(yàn)一課時(shí)實(shí)驗(yàn)一: :探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系關(guān)系 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)熱點(diǎn)透析熱點(diǎn)透析實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新素能提升素能提升實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理與操作原理與操作處理與分析處理與分析一、數(shù)據(jù)處理一、數(shù)據(jù)處理以彈簧的伸長(zhǎng)為自變量以彈簧的伸長(zhǎng)為自變量, ,寫出圖線所代表的函數(shù)寫出圖線所代表的函數(shù), ,首先嘗試一次函數(shù)首先嘗試一次函數(shù), ,如果不行再考慮二次函數(shù)如果不行再考慮二次函數(shù). .二、誤差分析二、誤差分析1.1.彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量和作圖像時(shí)造成偶然誤差彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量和作圖像時(shí)造成偶然誤差. .2.2.鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確造成系統(tǒng)誤差鉤碼標(biāo)值不

2、準(zhǔn)確造成系統(tǒng)誤差. .三、注意事項(xiàng)三、注意事項(xiàng)1.1.對(duì)鉤碼的要求對(duì)鉤碼的要求(1)(1)所掛鉤碼不要過(guò)重所掛鉤碼不要過(guò)重, ,以免彈簧被過(guò)分拉伸以免彈簧被過(guò)分拉伸, ,超出它的彈性限度超出它的彈性限度. .(2)(2)每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些, ,從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀稀, ,這樣作出的圖線更精確這樣作出的圖線更精確. .2.2.測(cè)量與記錄數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄數(shù)據(jù)(1)(1)測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí), ,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量測(cè)量. .(2)(2)記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的

3、對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位. .3.3.畫(huà)圖像畫(huà)圖像描點(diǎn)畫(huà)線時(shí)描點(diǎn)畫(huà)線時(shí), ,所描的點(diǎn)不一定都落在一條線上所描的點(diǎn)不一定都落在一條線上, ,但應(yīng)注意一定但應(yīng)注意一定要使盡可能多的點(diǎn)落在線上要使盡可能多的點(diǎn)落在線上, ,其余各點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)其余各點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè). .鉤碼數(shù)鉤碼數(shù)1 12 23 34 4L LA A/cm/cm15.7115.7119.7119.7123.6623.6627.7627.76L LB B/cm/cm29.9629.9635.7635.7641.5141.5147.3647.36熱點(diǎn)透析熱點(diǎn)透析 追蹤熱點(diǎn)追蹤熱點(diǎn) 拓寬思路

4、拓寬思路實(shí)驗(yàn)原理和操作技巧實(shí)驗(yàn)原理和操作技巧熱點(diǎn)一熱點(diǎn)一【例【例1 1】 在探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中在探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中, ,已有的實(shí)已有的實(shí)驗(yàn)器材是驗(yàn)器材是: :鐵架臺(tái)、一只長(zhǎng)度較長(zhǎng)的彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量的鐵架臺(tái)、一只長(zhǎng)度較長(zhǎng)的彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量的相同鉤碼相同鉤碼. .為完成該實(shí)驗(yàn)為完成該實(shí)驗(yàn), ,某同學(xué)按如圖某同學(xué)按如圖( (甲甲) )所示的裝置結(jié)構(gòu)所示的裝置結(jié)構(gòu), ,設(shè)計(jì)的操作步驟如下設(shè)計(jì)的操作步驟如下: :A.A.先把彈簧平放在桌面上先把彈簧平放在桌面上, ,用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L L0 0. .B.B.將鐵架臺(tái)固定于桌子上將鐵架臺(tái)固定于桌子上,

5、 ,并將彈簧的一端系于橫梁上并將彈簧的一端系于橫梁上, ,在彈簧附近豎直固在彈簧附近豎直固定一把刻度尺定一把刻度尺; ;C.C.以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo), ,以彈力為縱坐標(biāo)以彈力為縱坐標(biāo), ,描出各組描出各組(x,F)(x,F)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn), ,并用并用平滑的曲線連接起來(lái)平滑的曲線連接起來(lái); ;D.D.依次在彈簧下端掛上依次在彈簧下端掛上1 1個(gè)、個(gè)、2 2個(gè)、個(gè)、3 3個(gè)、個(gè)、4 4個(gè)個(gè)鉤碼鉤碼, ,分別記下鉤碼靜止時(shí)彈分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧的長(zhǎng)度簧的長(zhǎng)度L L1 1、L L2 2,然后取下鉤碼然后取下鉤碼; ;由由x=Lx=Ln n-L-L0 0計(jì)算出彈簧伸長(zhǎng)量計(jì)算出彈

6、簧伸長(zhǎng)量x,x,并記錄在并記錄在表格內(nèi)表格內(nèi); ;E.E.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義; ;F.F.以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量, ,寫出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式寫出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式, ,首先嘗試寫成一次首先嘗試寫成一次函數(shù)函數(shù), ,如果不行如果不行, ,則考慮二次函數(shù)則考慮二次函數(shù); ;G.G.整理儀器整理儀器. .(1)(1)設(shè)計(jì)的操作有幾個(gè)步驟順序不合理設(shè)計(jì)的操作有幾個(gè)步驟順序不合理, ,合理的順序是合理的順序是: :A A、B B、G.G.(2)(2)為完成實(shí)驗(yàn)為完成實(shí)驗(yàn), ,還需要的實(shí)驗(yàn)器材有還需要的實(shí)驗(yàn)器材有: :.(3)(3)圖圖( (

7、乙乙) )是彈簧彈力是彈簧彈力F F與彈簧伸長(zhǎng)量與彈簧伸長(zhǎng)量x x的的F-xF-x圖線圖線, ,由此可求出彈由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為簧的勁度系數(shù)為N/m.N/m.圖線不過(guò)原點(diǎn)是由于圖線不過(guò)原點(diǎn)是由于。思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥: : (1) (1)彈簧的彈簧的F-xF-x圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù), ,計(jì)算計(jì)算時(shí)要注意把坐標(biāo)軸的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位時(shí)要注意把坐標(biāo)軸的單位統(tǒng)一成國(guó)際單位. .(2)(2)彈簧不能看做輕彈簧彈簧不能看做輕彈簧, ,豎直懸掛時(shí)其長(zhǎng)度有所伸長(zhǎng)豎直懸掛時(shí)其長(zhǎng)度有所伸長(zhǎng). .解析解析: : ( (1)1)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知,

8、 ,先后順序?yàn)橄群箜樞驗(yàn)锳BDCFEG.ABDCFEG.(2)(2)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. .(3)(3)取圖像中取圖像中(0.5,0)(0.5,0)和和(3.5,6)(3.5,6)兩個(gè)點(diǎn)兩個(gè)點(diǎn), ,代入代入F=kxF=kx可得可得k=200 N/m,k=200 N/m,由于彈簧自身的重力由于彈簧自身的重力, ,使得彈簧不加外力時(shí)就有形使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量變量. .答案答案: : (1)DCFE (1)DCFE(2)(2)刻度尺刻度尺(3)200(3)200彈簧自身重力彈簧自身重力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

9、的分析處理熱點(diǎn)二熱點(diǎn)二【例【例2 2】 某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系. .(1)(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上, ,將刻度尺固定在彈簧一側(cè)將刻度尺固定在彈簧一側(cè), ,彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在在方向方向( (填填“水平水平”或或“豎直豎直”).).(2)(2)彈簧自然懸掛彈簧自然懸掛, ,待彈簧待彈簧時(shí)時(shí), ,長(zhǎng)度記為長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0;L0;彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)彈簧下端掛上砝碼盤時(shí), ,長(zhǎng)度長(zhǎng)度記為記為L(zhǎng) Lx x; ;在砝碼盤中每次增加在砝碼盤中每次增加10 g10 g砝碼砝碼, ,彈簧長(zhǎng)度依次記為彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng) L1 1至

10、至L L6 6. .數(shù)據(jù)如表數(shù)據(jù)如表:代表符號(hào)代表符號(hào)L L0 0L Lx xL L1 1L L2 2數(shù)值數(shù)值(cm)(cm)25.3525.3527.3527.3529.3529.3531.3031.30代表符號(hào)代表符號(hào)L L3 3L L4 4L L5 5L L6 6數(shù)值數(shù)值(cm)(cm)33.433.435.3535.3537.4037.4039.3039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范, ,代表符號(hào)為代表符號(hào)為. .由表可知所用刻度尺的最由表可知所用刻度尺的最小分度為小分度為.(3)(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖, ,縱軸是砝碼

11、的質(zhì)量縱軸是砝碼的質(zhì)量, ,橫軸橫軸是彈簧長(zhǎng)度與是彈簧長(zhǎng)度與的差值的差值( (填填“L L0 0”或或“L Lx x”).”).(4)(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N/m;N/m;通過(guò)圖和表可知砝通過(guò)圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為碼盤的質(zhì)量為g(g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字結(jié)果保留兩位有效數(shù)字, ,重力加速度取重力加速度取9.8 m/s9.8 m/s2 2).).思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥: :本實(shí)驗(yàn)是利用重力與彈力平衡獲取若干數(shù)據(jù)本實(shí)驗(yàn)是利用重力與彈力平衡獲取若干數(shù)據(jù), ,再利用圖像處理數(shù)再利用圖像處理數(shù)據(jù)得到勁度系數(shù)的據(jù)得到勁度系數(shù)的. .實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 瞻新動(dòng)向瞻新動(dòng)向 探新類題探

12、新類題巧用變化量求彈簧的勁度系數(shù)巧用變化量求彈簧的勁度系數(shù)【典例】【典例】(2014(2014浙江理綜浙江理綜) )在在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”時(shí)時(shí), ,某同學(xué)把兩根彈簧如圖某同學(xué)把兩根彈簧如圖1 1連接起來(lái)進(jìn)行探究連接起來(lái)進(jìn)行探究. .鉤碼數(shù)鉤碼數(shù)1 12 23 34 4L LA A/cm/cm15.7115.7119.7119.7123.6623.6627.7627.76L LB B/cm/cm29.9629.9635.7635.7641.5141.5147.3647.36命題創(chuàng)新命題創(chuàng)新(2)(2)將將“彈簧伸長(zhǎng)量彈簧伸長(zhǎng)量”轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為“彈簧長(zhǎng)度變化量彈簧長(zhǎng)

13、度變化量”命題動(dòng)向命題動(dòng)向2:2:將彈簧平放在桌面上將彈簧平放在桌面上, ,消除彈簧自身重力的影響消除彈簧自身重力的影響. .命題動(dòng)向命題動(dòng)向3:3:利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù)利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù), ,得到彈簧彈力和彈簧形變量的得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖像關(guān)系圖像, ,如圖所示如圖所示. .素能提升素能提升 模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn) 操作演練操作演練1.(1.(多選多選) )在在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)中, ,以下以下說(shuō)法正確的是說(shuō)法正確的是( ( ) )A.A.彈簧被拉伸時(shí)彈簧被拉伸時(shí), ,不能超出它的彈性限度不能超出它的彈性限度B.B.用懸掛鉤碼的方法

14、給彈簧施加拉力用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力, ,應(yīng)保證彈簧位于豎直應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)位置且處于平衡狀態(tài)C.C.用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D.D.用幾個(gè)不同的彈簧用幾個(gè)不同的彈簧, ,分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量, ,得出拉力得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等與伸長(zhǎng)量之比相等ABAB解析解析: :本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象, ,在彈性限度在彈性限度內(nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目?jī)?nèi)通過(guò)增減鉤碼的數(shù)目, ,以改變彈簧的拉力以改變彈簧的拉力, ,來(lái)探究彈力與彈簧來(lái)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

15、伸長(zhǎng)的關(guān)系, ,所以選項(xiàng)所以選項(xiàng)A A、B B正確正確; ;用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度不是彈用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度不是彈簧的伸長(zhǎng)量簧的伸長(zhǎng)量, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .只能用同一個(gè)彈簧只能用同一個(gè)彈簧, ,才能得出拉力與才能得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等伸長(zhǎng)量之比相等, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .C C 解析解析: :由于考慮彈簧自身重力的影響由于考慮彈簧自身重力的影響, ,當(dāng)不掛鉤碼時(shí)當(dāng)不掛鉤碼時(shí), ,彈簧彈簧的伸長(zhǎng)量的伸長(zhǎng)量 x0,x0,所以選所以選C.C.3.3.在在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)中, ,某實(shí)驗(yàn)小組將不同某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛

16、在豎直彈簧下端數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端, ,進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行測(cè)量, ,根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)據(jù), ,利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G G與彈簧總長(zhǎng)與彈簧總長(zhǎng)L L的關(guān)系圖像的關(guān)系圖像, ,如圖所示如圖所示. .根據(jù)圖像回答以下問(wèn)題根據(jù)圖像回答以下問(wèn)題. .(1)(1)彈簧的原長(zhǎng)為彈簧的原長(zhǎng)為.(2)(2)彈簧的勁度系數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)為.(3)(3)分析圖像分析圖像, ,總結(jié)出彈簧彈力總結(jié)出彈簧彈力F F跟彈簧長(zhǎng)度跟彈簧長(zhǎng)度L L之間的關(guān)系式為之間的關(guān)系式為.答案答案: : (1)10 cm (1)10 cm(2)1 000 N/m(2)1 000 N/m(3)F=1 000(L-0.10) N(3)F=1 000(L-0.10