高一物理人教必修一同步課件3.3實驗探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系

1、,第三章,相互作用,學(xué)案3實驗：探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系,目標(biāo)定位,1.探究彈力與彈簧伸長量之間的關(guān)系. 2.學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù). 3.能根據(jù)Fx、Fl圖象求出彈簧的勁度系數(shù).,知識探究,自我檢測,一、實驗原理,1.如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會 伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼受 到的重力 .彈簧的原長與掛上鉤碼后 彈簧的長度可以用 測出，其伸長量x可以用彈簧的長度減去 來求得.,知識探究,圖1,大小相等,刻度尺,原長,2.建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x，在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，作出彈簧彈力F與彈簧伸長量x的

2、關(guān)系圖象，根據(jù)實驗所得的圖象，就可探知彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系.,二、實驗器材 、鉤碼(一盒)、 、鐵架臺. 三、實驗步驟 1.將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下 垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長 度l0，即原長. 2.如圖2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤 碼，測出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1.,圖2,輕彈簧,刻度尺,3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5、和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5、. 4.計算出每次彈簧的伸長量x(xll0)和彈簧受到的拉力F(Fmg)，并將數(shù)據(jù)填入表格.,四、數(shù)據(jù)處理 1.建立直角坐標(biāo)系，以F為縱軸，x為橫

3、軸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)用描點法作圖，連接各點得出F隨彈簧伸長量x變化的圖線. 2.以彈簧的伸長量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù). 3.得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義.,五、誤差分析 1.本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差.為了減小誤差，要盡量多測幾組數(shù)據(jù). 2.彈簧豎直懸掛時，未考慮彈簧自身重力的影響會帶來系統(tǒng)誤差.為了減小該系統(tǒng)誤差，實驗中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧.,六、注意事項 1.實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限度. 2.測量長度時，應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0、實際長度l及伸長量x三者之間的不同，明確三者

4、之間的關(guān)系. 3.記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.,4.描點作圖時，應(yīng)使盡量多的點落在畫出的線上，可允許少數(shù)點分布于線兩側(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)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響.,典例精析,例1(1)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”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 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 位置且處于平衡狀態(tài) C.用刻度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,解析本實驗中應(yīng)以需要研究的彈簧為實驗對象，在彈性

5、限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目，以改變對彈簧的拉力，實驗時彈簧要處于豎直位置，故A、B正確； 彈簧的伸長量為彈簧伸長后的長度與原長的差，故C錯誤； 對于不同的彈簧，其所受拉力與伸長量之比是不同的，故D錯誤. 答案AB,(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”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L0，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L，把LL0作為彈簧的伸長量x.這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是(),解析由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x0，所以選C. 答案C,例2某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系. (1)

6、將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè).彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在_方向(填“水平”或“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，所以彈簧軸線和刻度尺均應(yīng)在豎直方向.,豎直,(2)彈簧自然懸掛，待彈簧_時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10 g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表.,表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為_.由表可知所用刻度尺的最小分度為_.,解析彈簧靜止穩(wěn)定時，記錄原長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，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)讀至cm位的后兩位，最后一位應(yīng)為估讀值，精確至0.1mm，所以刻度尺的最

7、小分度為1 mm.,答案穩(wěn)定L31 mm,(3)圖3是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與_的差值(填“L0”或“Lx”).,圖3,解析由題圖知所掛砝碼質(zhì)量為0時，x為0，所以xLLx(L為彈簧長度).,Lx,(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為_g.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 N/kg),解析由胡克定律Fkx知，mgk(LLx)，即mgkx，所以圖線斜率即為彈簧的勁度系數(shù),同理，砝碼盤質(zhì)量,答案4.910,1.在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實 驗中，某實驗小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛 在豎直彈簧下端，進行測量，根據(jù)實

8、驗所測 數(shù)據(jù)，利用描點法作出了所掛鉤碼的重力G 與彈簧總長L的關(guān)系圖象，如圖4所示，根據(jù)圖象回答以下問題： (1)彈簧的原長為_.(2)彈簧的勁度系數(shù)為_.,1,2,自我檢測,圖4,解析鉤碼的重力等于其對彈簧的拉力，又根據(jù)胡克定律Fkxk(LL0)，所以圖線在橫軸上的截距表示彈簧原長，斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，故L010 cm，k N/m1 000 N/m.,1,2,答案(1)10 cm (2)1 000 N/m,1,2,2.某同學(xué)用如圖5所示裝置做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗.他先測出不掛鉤碼時彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)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?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(g取9.8 N/kg),圖5,1,2,1,2,(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)在圖6坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與鉤碼總質(zhì)量m的關(guān)系曲線.,圖6,1,2,解析根據(jù)表格中的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上標(biāo)出相應(yīng)的點，然后用平滑曲線連接這些點，作出的圖象如圖所示.,答案見解析圖,1,2,(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長量關(guān)