專題：實(shí)驗(yàn)探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)(量)的關(guān)系 驗(yàn)證平行四邊形課件 2024-2025學(xué)年高一上物理人教版（2019）必修一

實(shí)驗(yàn):探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)(量)的關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)原理:L0L2.實(shí)驗(yàn)裝置:(1)砝碼重力=彈簧彈力；(2)刻度尺測(cè)形變量x=L-L03.實(shí)驗(yàn)器材:輕質(zhì)彈簧、鉤碼,刻度尺，鐵架臺(tái)，(重垂線)等F=kx3.步驟(1)如圖,將鐵架臺(tái)固定好，彈簧一端固定在鐵架臺(tái)橫梁上,在接近彈簧處將刻度尺固定于鐵架臺(tái)上(并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(mg),記下靜止時(shí)彈簧所對(duì)應(yīng)的刻度L1(4)用上面的方法,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)處理數(shù)據(jù),完成實(shí)驗(yàn)，整理器材4.數(shù)據(jù)處理3.列表法：誤差范圍內(nèi)，彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的比值不變。結(jié)論：在誤差范圍內(nèi)，彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量成正比xF0斜率?1.圖象法：F-X圖。根據(jù)描點(diǎn)的情況,作出一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線。2.函數(shù)法：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的函數(shù)關(guān)系。注意事項(xiàng):(1)鉤碼不能太多(2)使用輕質(zhì)彈簧,多測(cè)幾組數(shù)據(jù)(3)作圖時(shí),誤差大的點(diǎn)舍去，平滑的線連接誤差分析(1)讀數(shù)和作圖誤差.(2)彈簧自重造成誤差1.如圖1甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系。(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有__________。(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有__________(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m。圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是______。(2)彈簧原長(zhǎng)、彈簧掛不同個(gè)數(shù)的鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或?qū)?yīng)的彈簧長(zhǎng)度)(1)刻度尺(3)200，彈簧自身存在重力(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A.以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)、彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)；B.記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0；C.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把刻度尺；D.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，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式。首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F.解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；G.整理儀器。請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)：__________。CBDAEFG2.一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：(1)甲同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過(guò)處理數(shù)據(jù)得到了圖4甲所示的F－x圖象，其中F為彈簧彈力，x為彈簧長(zhǎng)度.請(qǐng)通過(guò)圖甲，分析并計(jì)算，該彈簧的原長(zhǎng)x0＝____cm，彈簧的勁度系數(shù)k＝____N/m.該同學(xué)將該彈簧制成一把彈簧測(cè)力計(jì)，當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示時(shí)，該彈簧的長(zhǎng)度x＝__cm.(2)乙同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的關(guān)系圖象如圖丙所示.下列表述正確的是________.A.a的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng)B.a的勁度系數(shù)比b的大C.a的勁度系數(shù)比b的小D.測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比(1)82520(2)B3.某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,其示數(shù)為7.73cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度____cm，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量Δl____cm；?(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是____。(填選項(xiàng)前的字母)A.逐一增掛鉤碼,記下每增加一只鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重B.隨意增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是___________。(1)14.66(14.65～14.67均正確)

6.93(6.92～6.94均正確)(2)A(3)鉤碼重力使彈簧超過(guò)彈性限度4.一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤；一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對(duì)齊的裝置，簡(jiǎn)化為圖中的指針?，F(xiàn)要測(cè)量圖(a)中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒(méi)有砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，此時(shí)標(biāo)尺讀數(shù)為1.950cm；當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100kg的砝碼時(shí)，移動(dòng)游標(biāo)，再次使其零刻度線對(duì)準(zhǔn)指針，標(biāo)尺示數(shù)如圖(b)所示，其讀數(shù)為________cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(保留3位有效數(shù)字)。答案3.77553.75.某同學(xué)用如圖7所示的裝置做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。他先讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)缚潭瘸叩目潭鹊臄?shù)據(jù)，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，分別記錄指針?biāo)缚潭瘸叩目潭鹊臄?shù)據(jù)，所得數(shù)據(jù)列表如下。(1)當(dāng)在彈簧下端掛上3個(gè)鉤碼時(shí)，指針?biāo)疚恢萌鐖D所示，請(qǐng)將上表補(bǔ)充完整。(2)已知實(shí)驗(yàn)所用單個(gè)鉤碼質(zhì)量為100g，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，則該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)鉤碼數(shù)(個(gè))01234刻度尺的讀數(shù)x/cm9.0010.3511.66

14.34實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證力的平行四邊形定則一.實(shí)驗(yàn)儀器二.實(shí)驗(yàn)原理：等效替代問(wèn)題:何為合力,分力？如何求合力？驗(yàn)證平行四邊形定則？木板、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆。二者啥關(guān)系？三.實(shí)驗(yàn)步驟+數(shù)據(jù)處理:(1)用圖釘把一張白紙釘在水平桌面上的木板上，如圖.(2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩繩套，互成角度地拉橡皮條,使橡皮條結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一點(diǎn)O.(3)用鉛筆描下節(jié)點(diǎn)O的位置和兩細(xì)繩套方向,記錄測(cè)力計(jì)讀數(shù)F1,

F2,利用刻度尺和三角板作平行四邊形，畫出對(duì)角線所代表的力F.(4)只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面實(shí)驗(yàn)中同一位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向，以同樣的標(biāo)度作出F′的圖示.(5)比較F和F′，觀察它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等.誰(shuí)是理論值,誰(shuí)是實(shí)驗(yàn)值？注意事項(xiàng)1.同一次實(shí)驗(yàn)中結(jié)點(diǎn)O的位置必須在同一位置2.細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些,便于確定力的方向.不要直接沿細(xì)繩方向畫直線,應(yīng)在相距較遠(yuǎn)處畫兩個(gè)點(diǎn).去掉細(xì)繩后,連直線確定力的方向.3.應(yīng)盡量使橡皮條、彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩套位于與紙面平行的同一平面內(nèi)拉動(dòng).4.兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)鉤住繩套互成的角度不宜太大也不宜太小,在60°～100°之間較為合適.在同一實(shí)驗(yàn)中,畫力的圖示選定的標(biāo)度要相同,并且要恰當(dāng)選定標(biāo)度,使力的圖示稍大一些,盡量布滿整張紙.誤差來(lái)源？作圖誤差，讀數(shù)誤差結(jié)點(diǎn)位置不準(zhǔn),力的方向不準(zhǔn)，細(xì)線不水平等讀數(shù)1.某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)如圖1甲所示，其中A為固定橡皮條的圖釘，O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。(1)如果沒(méi)有操作失誤，圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是______，合力的真實(shí)值是_______，合力的理論值是________(選填“F”或“F′”).

(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是________。A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.等效替代法C.控制變量法 D.建立物理模型法F′F′FB(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要的步驟是：A.在桌上放一塊方木板,在方木板上鋪一張白紙,用圖釘把白紙釘在方木板上B.用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；C.用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)；D.按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E.只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示；F.比較F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。上述步驟中，①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________和________；②遺漏的內(nèi)容分別是___________________________________________________和_______________________________CEC中應(yīng)加上“記下兩條細(xì)繩的方向”E中應(yīng)說(shuō)明“把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O”2.某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn),所用器材有:方木板一塊,白紙,量程為5N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè),橡皮條(帶兩個(gè)較長(zhǎng)的細(xì)繩套),刻度尺,圖釘(若干個(gè)).(1)具體操作前,同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議,其中正確的有

.A.橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B.重