高三復(fù)習(xí) 實驗一探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

1、第第4 4課時實驗一課時實驗一: :探究彈力和彈簧伸長的探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系關(guān)系 實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)熱點透析熱點透析實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新素能提升素能提升實驗基礎(chǔ)實驗基礎(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)處理以彈簧的伸長為自變量以彈簧的伸長為自變量, ,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.彈簧長度的測量和作圖像時造成偶然誤差彈簧長度的測量和作圖像時造成偶然誤差. .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、注意事項三、注意事項1.1.對鉤碼的要求對鉤碼的要求(1)(1)所掛鉤碼不要過重所掛鉤碼不要過重, ,以免彈簧被過分拉伸以免彈簧被過分拉伸, ,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)上描的點盡可能從而使坐標(biāo)上描的點盡可能稀稀, ,這樣作出的圖線更精確這樣作出的圖線更精確. .2.2.測量與記錄數(shù)據(jù)測量與記錄數(shù)據(jù)(1)(1)測彈簧長度時測彈簧長度時, ,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量測量. .(2)(2)記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的

3、對應(yīng)關(guān)系及單位記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位. .3.3.畫圖像畫圖像描點畫線時描點畫線時, ,所描的點不一定都落在一條線上所描的點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落在線上要使盡可能多的點落在線上, ,其余各點均勻分布在線的兩側(cè)其余各點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熱點透析熱點透析 追蹤熱點追蹤熱點 拓寬思路

4、拓寬思路實驗原理和操作技巧實驗原理和操作技巧熱點一熱點一【例【例1 1】 在探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的實驗中在探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系的實驗中, ,已有的實已有的實驗器材是驗器材是: :鐵架臺、一只長度較長的彈簧和多個已知質(zhì)量的鐵架臺、一只長度較長的彈簧和多個已知質(zhì)量的相同鉤碼相同鉤碼. .為完成該實驗為完成該實驗, ,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)計的操作步驟如下設(shè)計的操作步驟如下: :A.A.先把彈簧平放在桌面上先把彈簧平放在桌面上, ,用直尺測出彈簧的原長用直尺測出彈簧的原長L L0 0. .B.B.將鐵架臺固定于桌子上將鐵架臺固定于桌子上,

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.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)以彈簧伸長量為橫坐標(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)對應(yīng)的點對應(yīng)的點, ,并用并用平滑的曲線連接起來平滑的曲線連接起來; ;D.D.依次在彈簧下端掛上依次在彈簧下端掛上1 1個、個、2 2個、個、3 3個、個、4 4個個鉤碼鉤碼, ,分別記下鉤碼靜止時彈分別記下鉤碼靜止時彈簧的長度簧的長度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計算出彈簧伸長量計算出彈

6、簧伸長量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.以彈簧伸長量為自變量以彈簧伸長量為自變量, ,寫出彈力與伸長量的關(guān)系式寫出彈力與伸長量的關(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)計的操作有幾個步驟順序不合理設(shè)計的操作有幾個步驟順序不合理, ,合理的順序是合理的順序是: :A A、B B、G.G.(2)(2)為完成實驗為完成實驗, ,還需要的實驗器材有還需要的實驗器材有: :.(3)(3)圖圖( (

7、乙乙) )是彈簧彈力是彈簧彈力F F與彈簧伸長量與彈簧伸長量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.圖線不過原點是由于圖線不過原點是由于。思路點撥思路點撥: : (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), ,計算計算時要注意把坐標(biāo)軸的單位統(tǒng)一成國際單位時要注意把坐標(biāo)軸的單位統(tǒng)一成國際單位. .(2)(2)彈簧不能看做輕彈簧彈簧不能看做輕彈簧, ,豎直懸掛時其長度有所伸長豎直懸掛時其長度有所伸長. .解析解析: : ( (1)1)根據(jù)完成實驗的合理性可知根據(jù)完成實驗的合理性可知,

8、 ,先后順序為先后順序為ABDCFEG.ABDCFEG.(2)(2)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. .(3)(3)取圖像中取圖像中(0.5,0)(0.5,0)和和(3.5,6)(3.5,6)兩個點兩個點, ,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就有形使得彈簧不加外力時就有形變量變量. .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驗數(shù)據(jù)的分析處理實驗數(shù)據(jù)

9、的分析處理熱點二熱點二【例【例2 2】 某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系. .(1)(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上將彈簧懸掛在鐵架臺上, ,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, ,待彈簧待彈簧時時, ,長度記為長度記為L0;L0;彈簧下端掛上砝碼盤時彈簧下端掛上砝碼盤時, ,長度長度記為記為L 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, ,彈簧長度依次記為彈簧長度依次記為L L1 1至

10、至L L6 6. .數(shù)據(jù)如表數(shù)據(jù)如表:代表符號代表符號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代表符號代表符號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表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范, ,代表符號為代表符號為. .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, ,橫軸橫軸是彈簧長度與是彈簧長度與的差值的差值( (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;通過圖和表可知砝通過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).).思路點撥思路點撥: :本實驗是利用重力與彈力平衡獲取若干數(shù)據(jù)本實驗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. .實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新 瞻新動向瞻新動向 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的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”時時, ,某同學(xué)把兩根彈簧如圖某同學(xué)把兩根彈簧如圖1 1連接起來進(jìn)行探究連接起來進(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“彈簧伸長量彈簧伸長量”轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為“彈簧長度變化量彈簧長

13、度變化量”命題動向命題動向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. .命題動向命題動向3:3:利用計算機(jī)及傳感器技術(shù)利用計算機(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 模擬實驗?zāi)M實驗 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的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中的實驗中, ,以下以下說法正確的是說法正確的是( ( ) )A.A.彈簧被拉伸時彈簧被拉伸時, ,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.D.用幾個不同的彈簧用幾個不同的彈簧, ,分別測出幾組拉力與伸長量分別測出幾組拉力與伸長量, ,得出拉力得出拉力與伸長量之比相等與伸長量之比相等ABAB解析解析: :本實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象本實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象, ,在彈性限度在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目, ,以改變彈簧的拉力以改變彈簧的拉力, ,來探究彈力與彈簧來探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系

15、伸長的關(guān)系, ,所以選項所以選項A A、B B正確正確; ;用直尺測得彈簧的長度不是彈用直尺測得彈簧的長度不是彈簧的伸長量簧的伸長量, ,故選項故選項C C錯誤錯誤. .只能用同一個彈簧只能用同一個彈簧, ,才能得出拉力與才能得出拉力與伸長量之比相等伸長量之比相等, ,故選項故選項D D錯誤錯誤. .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)不掛鉤碼時當(dāng)不掛鉤碼時, ,彈簧彈簧的伸長量的伸長量 x0,x0,所以選所以選C.C.3.3.在在“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”的實驗中的實驗中, ,某實驗小組將不同某實驗小組將不同數(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)行測量進(jìn)行測量, ,根據(jù)實驗所測數(shù)根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)據(jù), ,利用描點法作出了所掛鉤碼的重力利用描點法作出了所掛鉤碼的重力G G與彈簧總長與彈簧總長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)圖像回答以下問題根據(jù)圖像回答以下問題. .(1)(1)彈簧的原長為彈簧的原長為.(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跟彈簧長度跟彈簧長度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