2018_2019高中物理第3章力与相互作用实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系课件沪科版必修1:26张PPT

课件26张PPT。实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系第3章　力与相互作用[目标定位]1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.
2.学会利用图像法处理实验数据.
3.能根据F－x、F－l图像求出弹簧的劲度系数.内容索引知识探究
新知探究 点点落实达标检测
当堂检测 巩固反馈知识探究1.如图1所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码受到的重力 .弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用 测出，其伸长量x可以用弹簧的长度减去 来求得.一、实验原理图1大小相等刻度尺原长2.建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据实验所得的图像，就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关系. 、钩码(一盒)、 、铁架台.二、实验器材轻弹簧刻度尺1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长.
2.如图2所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.三、实验步骤图23.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5….
4.计算出每次弹簧的伸长量x(x＝l－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格.1.建立直角坐标系，以F为纵轴，x为横轴，根据测量数据用描点法作图.连接各点得出F随弹簧伸长量x变化的图线.
2.以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数.
3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.四、数据处理1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.为了减小误差，要尽量多测几组数据.
2.弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差.为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧.五、误差分析1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度.
2.测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系.
3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位.
4.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线.
5.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响.六、注意事项例1　(1)(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是
A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于
　平衡状态
C.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量
　之比相等答案√解析√解析　本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，实验时弹簧要处于竖直位置，故A、B正确；
弹簧的伸长量为弹簧拉长后的长度与原长的差，故C错误；
对于不同的弹簧，其所受拉力与伸长量之比是不同的，故D错误.(2)某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是答案√解析解析　由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x>0，所以选C.例2　某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在______方向(填“水平”或“竖直”).答案解析解析　为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向.竖直解析　弹簧静止稳定时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至0.1mm，所以刻度尺的最小分度为1 mm.(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.表中有一个数值记录不规范，代表符号为____.由表可知所用刻度尺的最小分度为_______.答案解析稳定　L31 mm解析　由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，
所以x＝L－Lx(L为弹簧长度).(3)图3是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与____的差值(填“L0”或“Lx”).图3答案解析Lx(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g.(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 N/kg)答案解析解析　由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数4.910达标检测1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图4所示，根据图像回答以下问题：
(1)弹簧的原长为__________.
(2)弹簧的劲度系数为___________.答案12解析图410 cm1 000 N/m122.某同学用如图5所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8 N/kg)图512图6(1)根据所测数据在图6坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码总质量m的关系曲线.解析答案答案　见解析图12解析　根据表格中的各组数据在坐标纸上标出相应的点，然后用平滑曲线连接这些点，作出的图像如图所示.12(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为________N/m.0～4.925.00解析　根据作出的图线可知，钩码质量在0～500 g范围内图线是直线，表明弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.在这个范围内的曲线上找到相距较远的两点，解析答案12