【與名師對話】2014年高考物理總復(fù)習(xí) 第5講 實驗探究彈力和彈簧伸張的關(guān)系課件 新人教版必修1

1、彈力,伸長,外力,刻度尺,由拉長后的長度減去彈,簧原來的長度,彈簧,刻度尺,3．按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)．4．以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)．5．解釋函數(shù)表達(dá)式中常量的物理意義．,五、誤差分析1．本實驗的誤差來源之一是因彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的，因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對彈簧的拉力，可以提高實驗的準(zhǔn)確度．2．彈簧長度的測量是本實驗的主要誤差來源，所以，

2、測量時盡量精確地測量彈簧的長度．3．在F－x圖象上描點、作圖不準(zhǔn)確．,六、注意事項1．每次增減鉤碼測量有關(guān)長度時，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止?fàn)顟B(tài)，否則，彈簧彈力將可能與鉤碼重力不相等．2．彈簧下端增加鉤碼時，注意不要超過彈簧的限度．3．測量有關(guān)長度時，應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0、實際總長l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系．4．建立平面直角坐標(biāo)系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當(dāng)，不可過大，也不可過?。?5．描

3、線的原則是，盡量使各點落在描畫出的線上，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．6．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．,七、實驗改進(jìn)本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力，所以改進(jìn)實驗的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自重的影響：1．一個方案是將彈簧穿過一根水平光滑的杠桿，在水平方向做實驗．2．另一個方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧，通過減小讀數(shù)的相對誤差來提高實驗的精確度．,3．利用計算機(jī)及傳感器技術(shù)，將彈簧水

4、平放置，且一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，對彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時，電腦上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖象(如圖乙所示)，分析圖象得出結(jié)論．,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．用直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,(2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實

5、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L－L0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圖中的(　　),[嘗試解答]　本題主要考查使用彈簧時應(yīng)注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系．(1)實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長的

6、關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B.(2)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x>0，所以選C.[答案] (1)AB　(2)C,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________．③圖乙是該

7、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________(填“L0”或“Lx”)的差值．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，重力加速度取9.8 m/s2)．,[嘗試解答]?、贋榱耸箯椈蓮椓Φ扔陧来a重力和讀數(shù)準(zhǔn)確，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在豎直方向．②彈簧懸掛后，等彈簧靜止時，長度記為L0；以cm為單位，記錄數(shù)據(jù)除了L3外，其余數(shù)據(jù)小數(shù)點后

8、面都是兩位，因此記錄不規(guī)范的是L3；刻度尺讀數(shù)要估讀一位，因此精確位是小數(shù)點后面第一位，即刻度尺的最小分度為mm.,(對應(yīng)學(xué)生用書P37)1．(2012·臨沂模擬)如圖(甲)所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連．當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象，如圖(乙)所示．則下列判斷正確的是(　　),A．彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B．彈簧長度的增

9、加量與對應(yīng)的彈力增加量成正比C．該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD．該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變,2．(2011·安徽高考)為了測量某一彈簧的勁度系數(shù)，將該彈簧豎直懸掛起來，在自由端掛上不同質(zhì)量的砝碼．實驗測出了砝碼的質(zhì)量m與彈簧長度l的相應(yīng)數(shù)據(jù)，其對應(yīng)點已在圖上標(biāo)出．(g＝9.8 m/s2),(1)作出m－l的關(guān)系圖線；(2)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.[解析]　(1)如圖所示，讓直線通過盡可能多的

10、點．,3．(2012·杭州模擬)某同學(xué)在做探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系的實驗中，設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置．他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應(yīng)的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在表中(彈簧始終在彈性限度內(nèi)).,(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在如圖乙的坐標(biāo)紙上已描出了前四次測量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長x之間的函數(shù)關(guān)系點，請把第5、6次測量的數(shù)據(jù)對應(yīng)的點描出來，并作出F－x圖線．,(2)圖線跟x坐標(biāo)軸交點的物理

11、意義是________．(3)該彈簧的勁度系數(shù)k＝________(保留兩位有效數(shù)字)．[解析]　(1)圖線如圖所示：,4．(2012·慶陽模擬)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖．所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了水平向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度．,(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點

12、在坐標(biāo)圖中，請作出F－L圖線．,(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0＝________ cm，勁度系數(shù)k＝________ N/m.(3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù))(4)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較．優(yōu)點在于：_____________________.缺點在于：_____________________.,(2)彈簧的原長L0即為彈力為零

13、時彈簧的長度，由圖象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k＝20 N/m.(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表：,(4)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差．[答案] (1)見解析　(2)5　20　(3)(4)見解析,5．(2012·安徽省省城名校聯(lián)考)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中，利用所學(xué)的知識解決了如下問題：一輕彈簧一端固定于某

14、一深度為h＝0.25m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧的下部分位于筒內(nèi))，如圖甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度l，現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學(xué)通過改變掛鉤碼的個數(shù)來改變l，作出F－l變化的圖線如圖乙所示．,(1)由此圖線可得出的結(jié)論是________；(2)彈簧的勁度系數(shù)為________N/m，彈簧的原長l0＝________m；(3)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放

15、置相比較，優(yōu)點在于：________；缺點在于：________.,[解析]　設(shè)彈簧原長為l0，由圖可知，彈簧伸長量可表示為h＋l－l0，由胡克定律可得F＝k(h＋l－l0)，F(xiàn)－l圖線斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，k＝100N/m.F－l圖線在縱軸截距表示l＝0時F＝10N，代入F＝k(h＋l－l0)，解得彈簧的原長l0＝0.15m.[答案] (1)在彈性限度內(nèi)， 彈力與彈簧的伸長量成正比．(2)100　0.15(3)避免彈簧自身所受