第三章 實(shí)驗(yàn) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系ppt課件

1、實(shí)驗(yàn)探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系第三章研討物體間的相互作用學(xué)習(xí)目的1.探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.2.學(xué)會(huì)利用列表法、圖象法、函數(shù)法處置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).3.能根據(jù)Fx、FL圖象求出彈簧的勁度系數(shù).內(nèi)容索引技藝貯藏明確原理 提煉方法題型演練學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān)技藝貯藏一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.2.學(xué)會(huì)利用列表法、圖象法、函數(shù)法處置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)利用列表法、圖象法、函數(shù)法處置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).3.能根據(jù)能根據(jù)Fx、FL圖象求出彈簧的勁度系數(shù)圖象求出彈簧的勁度系數(shù).二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材彈簧、彈簧、 、鉤碼、鐵架臺(tái)、鉤碼、鐵

2、架臺(tái).刻度尺三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理1.如圖如圖1甲所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的甲所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼遭到的重力彈力與所掛鉤碼遭到的重力 .如圖乙，彈簧的原長(zhǎng)與掛上鉤碼如圖乙，彈簧的原長(zhǎng)與掛上鉤碼后彈簧的長(zhǎng)度可以用后彈簧的長(zhǎng)度可以用 測(cè)出，其伸長(zhǎng)量測(cè)出，其伸長(zhǎng)量x可以用彈簧的長(zhǎng)度減去彈可以用彈簧的長(zhǎng)度減去彈簧的簧的 來(lái)求得來(lái)求得.圖1大小相等刻度尺原長(zhǎng)2.建立平面直角坐標(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(zhǎng)量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用_銜接起來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖象，就可探求彈力

3、大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.平滑曲線四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出彈簧將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出彈簧_ 形狀時(shí)的長(zhǎng)度形狀時(shí)的長(zhǎng)度L0，即原長(zhǎng)，即原長(zhǎng).2.如圖2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，測(cè)出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度L1，記錄m1和L1.3.改動(dòng)所掛鉤碼的質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，記錄m2、m3、m4、m5、和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度L2、L3、L4、L5、.圖2自然伸長(zhǎng)4.計(jì)算出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x(x )和彈簧遭到的拉力F(Fmg)，并將數(shù)據(jù)填入表格. 1234567F/N0 L/cm x/cm0 LL0五、數(shù)據(jù)處置五、數(shù)據(jù)處置

4、1.建立直角坐標(biāo)系，以建立直角坐標(biāo)系，以F為縱軸、為縱軸、x為橫軸，根據(jù)丈量數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法為橫軸，根據(jù)丈量數(shù)據(jù)用描點(diǎn)法作圖作圖.銜接各點(diǎn)得出銜接各點(diǎn)得出F隨彈簧伸長(zhǎng)量隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線變化的圖線.2.以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出圖線所代表的函數(shù)以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出圖線所代表的函數(shù).首先嘗試一次首先嘗試一次函數(shù)，假設(shè)不行那么思索二次函數(shù)函數(shù)，假設(shè)不行那么思索二次函數(shù).3.得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義的物理意義.六、誤差分析六、誤差分析1.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶爾誤差本實(shí)驗(yàn)誤差

5、的主要來(lái)源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶爾誤差.為了減小誤差，為了減小誤差，要盡量要盡量 測(cè)幾組數(shù)據(jù)測(cè)幾組數(shù)據(jù).2.彈簧豎直懸掛時(shí)，未思索彈簧本身重力的影響會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差彈簧豎直懸掛時(shí)，未思索彈簧本身重力的影響會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差.為了為了減小該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)運(yùn)用減小該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)運(yùn)用 彈簧彈簧.多輕質(zhì)題型演練例例1以下是某同窗所進(jìn)展的以下是某同窗所進(jìn)展的“探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)步驟：步驟：(1)將一個(gè)彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)上，豎直懸掛起來(lái)，在彈簧下掛一將一個(gè)彈簧的上端固定在鐵架臺(tái)上，豎直懸掛起來(lái)，在彈簧下掛一個(gè)鉤碼，記下鉤碼的質(zhì)量個(gè)鉤碼，記下鉤碼的質(zhì)量m1，

6、此時(shí)彈簧平衡，彈力大小為，此時(shí)彈簧平衡，彈力大小為F1m1g，并用刻度尺丈量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度并用刻度尺丈量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度L1，并記錄到表格中，并記錄到表格中.答案見(jiàn)解析答案見(jiàn)解析解析還應(yīng)該測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)解析還應(yīng)該測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)L0，此時(shí)應(yīng)在不掛鉤碼的情況下，讓彈，此時(shí)應(yīng)在不掛鉤碼的情況下，讓彈簧堅(jiān)持自然下垂形狀，用刻度尺測(cè)出從懸點(diǎn)到彈簧下端的長(zhǎng)度即為簧堅(jiān)持自然下垂形狀，用刻度尺測(cè)出從懸點(diǎn)到彈簧下端的長(zhǎng)度即為L(zhǎng)0；一、實(shí)驗(yàn)原理及操作答案解析(2)再添加鉤碼，反復(fù)上述的操作，得到多組數(shù)據(jù).(3)以力F為縱坐標(biāo)，以彈簧長(zhǎng)度Lx為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測(cè)的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn).答案見(jiàn)解析解析建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)該以

7、彈簧的伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，由于探求的是彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系；(4)按坐標(biāo)紙上所描各點(diǎn)的分布與走向，作出一條平滑的曲線(包括直線).(5)根據(jù)圖線的特點(diǎn)，分析彈簧的彈力F與彈簧長(zhǎng)度Lx的關(guān)系，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論.以上步驟中至少有三個(gè)不當(dāng)之處，請(qǐng)將不合理的地方找出來(lái)并進(jìn)展修正.答案見(jiàn)解析解析應(yīng)分析彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系.答案解析總結(jié)提升總結(jié)提升1.實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限制.2.丈量長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)L0、實(shí)踐長(zhǎng)度L及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系.為了減小彈簧本身重力帶來(lái)的影響，測(cè)彈簧原長(zhǎng)時(shí)應(yīng)讓彈簧在不掛鉤碼時(shí)堅(jiān)持自然下垂形狀，而不是平放在程度面上處于自然伸

8、長(zhǎng)形狀.3.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要留意彈力及伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位.4.描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在畫(huà)出的線上，可允許少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線或直線.5.盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧本身重力帶來(lái)的影響.二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處置例例2某同窗探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系某同窗探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系.(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè).彈簧軸線和刻度彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在尺都應(yīng)在_方向方向(填填“程度或程度或“豎直豎直).解析為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產(chǎn)生，彈簧軸線和刻解析為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產(chǎn)

9、生，彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向度尺均應(yīng)在豎直方向.答案解析豎直(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤中每次添加10 g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6.數(shù)據(jù)如下表.代表符號(hào)L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi).由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi).解析彈簧靜止穩(wěn)定時(shí)，記錄原長(zhǎng)L0；表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同，所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范，規(guī)范數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，所以刻度尺的最小分

10、度為1 mm.答案解析穩(wěn)定L31 mm(3)圖3是該同窗根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與_的差值(填“L0或“Lx).答案解析圖3解析由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為解析由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時(shí)，時(shí)，x為為0，所以，所以xLLx(L為彈簧長(zhǎng)為彈簧長(zhǎng)度度).Lx(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)N/m；經(jīng)過(guò)圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_(kāi)g.(結(jié)果保管兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 N/kg)4.910解析由胡克定律解析由胡克定律Fkx知，知，mgk(LLx)，即，即mgkx，所以圖線斜率即為彈簧，所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數(shù)的勁度系數(shù)0.01 kg10 g.答案解析總結(jié)提升總結(jié)提升

11、1.F-x圖象應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的直線，直線的斜率等于彈簧的勁度系數(shù).2.F-L圖象是不過(guò)原點(diǎn)的直線，其與橫軸的截距等于彈簧的原長(zhǎng)，斜率依然等于彈簧的勁度系數(shù).三、誤差分析例例3某同窗做某同窗做“探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，他先探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧放在程度桌面上使其自然伸展，用直尺測(cè)出其長(zhǎng)度把彈簧放在程度桌面上使其自然伸展，用直尺測(cè)出其長(zhǎng)度L0，再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，刻度尺的零刻度線跟彈簧上端對(duì)齊，在再把彈簧豎直懸掛起來(lái)，刻度尺的零刻度線跟彈簧上端對(duì)齊，在彈簧的下部彈簧的下部A處固定一個(gè)指針處固定一個(gè)指針.如圖如圖4所示所示.掛上鉤碼，平衡后測(cè)出掛上鉤碼，平衡后測(cè)出其長(zhǎng)度

12、其長(zhǎng)度L，令，令xLL0.改動(dòng)鉤碼個(gè)數(shù)，進(jìn)展多次丈量改動(dòng)鉤碼個(gè)數(shù)，進(jìn)展多次丈量.(1)用用F表示彈簧下端遭到的鉤碼的拉力，那么如下圖的表示彈簧下端遭到的鉤碼的拉力，那么如下圖的Fx圖線，圖線，他以為符合實(shí)踐情況的是他以為符合實(shí)踐情況的是圖4解析答案解析由于彈簧是被放在程度桌面上測(cè)得的原長(zhǎng)，然后把彈簧豎直懸解析由于彈簧是被放在程度桌面上測(cè)得的原長(zhǎng)，然后把彈簧豎直懸掛起來(lái)后，由于本身重力的作用，彈簧的長(zhǎng)度會(huì)增大，所以圖線應(yīng)在掛起來(lái)后，由于本身重力的作用，彈簧的長(zhǎng)度會(huì)增大，所以圖線應(yīng)在x軸正方向上有截距，軸正方向上有截距，C正確，正確，A、B、D錯(cuò)誤錯(cuò)誤.(2)假設(shè)將指針固定在A點(diǎn)的下方P處，在正確

13、測(cè)出彈簧原長(zhǎng)的情況下，再作出x隨F變化的圖象，此時(shí)彈簧勁度系數(shù)的丈量值_實(shí)踐值(填“大于“小于或“等于).答案解析等于解析假設(shè)將指針固定在解析假設(shè)將指針固定在A點(diǎn)的下方點(diǎn)的下方P處，在正確測(cè)出處，在正確測(cè)出彈簧原長(zhǎng)的情況下，再作出彈簧原長(zhǎng)的情況下，再作出x隨隨F變化的圖象，那么在圖變化的圖象，那么在圖象上象上x(chóng)的變化量不變，得出彈簧的勁度系數(shù)與實(shí)踐值相的變化量不變，得出彈簧的勁度系數(shù)與實(shí)踐值相等等.四、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例例4在在“探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)的實(shí)探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)安裝如圖驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)安裝如圖5所示所示.所用的每個(gè)鉤碼的重力相

14、當(dāng)于對(duì)彈簧提供了所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力向右恒定的拉力.實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度.圖5解析答案(1)有一個(gè)同窗經(jīng)過(guò)以上實(shí)驗(yàn)丈量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在圖6坐標(biāo)系中，請(qǐng)作出FL圖線.圖6答案見(jiàn)解析答案見(jiàn)解析解析解析FL圖線如下圖：圖線如下圖：(2)由此圖線可得出該彈簧的原長(zhǎng)L0_ cm，勁度系數(shù)k_ N/m.解析彈簧的原長(zhǎng)解析彈簧的原長(zhǎng)L0即彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，由圖象可知，即彈力為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，由圖象可知，L0

15、5102 m5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k20 N/m.解析答案答案見(jiàn)解析答案見(jiàn)解析(3)試根據(jù)該同窗以上的實(shí)驗(yàn)情況，協(xié)助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格(不用填寫(xiě)其實(shí)驗(yàn)測(cè)得的詳細(xì)數(shù)據(jù)).解析記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格如下表解析記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格如下表解析答案答案見(jiàn)解析答案見(jiàn)解析次數(shù)123456彈力F/N 彈簧的長(zhǎng)度L/(102 m) (4)該同窗實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧程度放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點(diǎn)在于：_，缺陷在于：_.解析優(yōu)點(diǎn)是：可以防止彈簧本身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響解析優(yōu)點(diǎn)是：可以防止彈簧本身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響.缺陷是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)浅鈱?shí)驗(yàn)誤差缺

16、陷是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦?xí)浅鈱?shí)驗(yàn)誤差.解析答案答案見(jiàn)解析答案見(jiàn)解析達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(實(shí)驗(yàn)器材及原理)(多項(xiàng)選擇)在“探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限制B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處 于平衡形狀C.用刻度尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D.用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng) 量之比相等答案1232.(實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)處置)一位同窗在做“探求彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn).(1)以下的實(shí)驗(yàn)步驟是這位同窗預(yù)備完成的，請(qǐng)他幫這位同窗按操作的先后順序，將這些步驟用字母陳列出來(lái)是_.

17、A.以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)， 并用平滑的曲線銜接起來(lái)B.記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L0C.將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎 直固定一刻度尺123D.依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)鉤碼，并分別記下鉤碼 靜止時(shí)，彈簧下端所對(duì)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(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義123答案答案CBDAEF解析在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候普通步驟為先組裝器材，然后進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，最后解析在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候普通步驟為先組裝器材，然后進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，最后處置數(shù)據(jù)，故順

18、序?yàn)樘幹脭?shù)據(jù)，故順序?yàn)镃BDAEF.答案解析123(2)下表是這位同窗所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)彈力(F/N)0.51.01.52.02.5彈簧原來(lái)長(zhǎng)度(L0/cm)1515151515彈簧后來(lái)長(zhǎng)度(L/cm)16.2 17.3 18.5 19.6 20.8彈簧伸長(zhǎng)量(x/cm)1.22.33.54.65.8根據(jù)上表的數(shù)據(jù)在圖7的坐標(biāo)系中作出Fx圖線.圖7答案解析123答案如下圖答案如下圖123解析根據(jù)描點(diǎn)法，圖象如下圖解析根據(jù)描點(diǎn)法，圖象如下圖答案123解析寫(xiě)出曲線的函數(shù)表達(dá)式_(x用cm作單位).函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義：_.解析根據(jù)圖象，該直線為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，即彈力與伸長(zhǎng)量解析根據(jù)圖象，該直線為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，即彈力與伸長(zhǎng)量成正比，即成正比，即Fkx0.43x.式中的常數(shù)表示彈簧的勁度系數(shù)，即表示使式中的常數(shù)表示彈簧的勁度系數(shù)，即表示使彈簧伸長(zhǎng)或者緊縮彈簧伸長(zhǎng)或者緊縮1 cm所需的外力大小為所需的外力大小為0.43 N.F0.43x表示彈簧的勁度系