高三物理复习实验二探究弹力和弹簧伸长的关系省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,试验二,探究弹力和弹簧伸长关系,1/51,【试验目标】,1.探究弹力和弹簧伸长定量关系。,2.学会利用列表法、图象法、函数法处理试验数据。,2/51,【试验原理】,1.在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生弹力与所挂钩码重力大小相等。,2.弹簧长度可用刻度尺直接测出,伸长量能够由拉长后长度减去弹簧原来长度进行计算。这么就能够研究弹簧弹力和弹簧伸长量之间定量关系了。,3/51,【试验器材】,铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码若干、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸。,4/51,【试验过程】,1.仪器安装:如图所表示,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧一端固定于铁架台横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检验刻度尺是否竖直。,5/51,2.测量与统计:,(1)记下弹簧下端不挂钩码时所对应刻度,l,0,即弹簧原长。,(2)在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧长度,l,求出弹簧伸长量x和所受外力F(等于所挂钩码重力)。,6/51,(3)改变所挂钩码数量,重复上述试验,要尽可能多测几组数据,将所测数据填写在以下表格中。,统计表:弹簧原长,l,0,=,cm,。,次数,内容,1,2,3,4,5,6,拉力F/N,弹簧总长,l,/cm,弹簧伸长量x/cm,7/51,【数据处理】,1.以弹力F(大小等于所挂钩码重力)为纵坐标,以弹簧伸长量x为横坐标,用描点法作图,连接各点得出弹力F随弹簧伸长量x改变图线。,2.以弹簧伸长量为自变量,写出图线所代表函数表示式,并解释函数表示式中常数物理意义。,8/51,【误差分析】,1.系统误差:钩码标值不准确和弹簧本身重力影响造成系统误差。,9/51,2.偶然误差:,产生原因,减小方法,弹簧拉力大小不稳定,弹簧一端固定,另一端经过悬挂钩码来充当对弹簧拉力,待稳定后再读数,弹簧长度测量不准,固定刻度尺,多测几次,描点、作图不准,坐标轴标度尽可能大一些,描线时让尽可能多点落在线上或均匀分布于线两侧,10/51,【注意事项】,1.安装试验装置:要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。,2.不要超出弹性程度:试验中弹簧下端挂钩码不要太多,以免超出弹簧弹性程度。,3.尽可能多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽可能多测几组数据。,11/51,4.观察所描点走向:不要画折线。,5.统一单位:统计数据时要注意弹力及弹簧伸长量对应关系及单位。,12/51,热点一对,试验原理和误差分析,考查,【典例1】,(福建高考)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量关系”试验。世纪金榜导学号42722041,13/51,(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指标尺刻度,此时弹簧伸长量,l,为,cm。,14/51,(2)本试验经过在弹簧下端悬挂钩码方法来改变弹簧,弹力,关于此操作,以下选项中规范做法是,。,(填选项前字母),A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指标,尺刻度和对应钩码总重,B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指标尺刻度,和对应钩码总重,15/51,(3)图丙是该同学描绘弹簧伸长量,l,与弹力F关系图线,图线AB段显著偏离直线OA,造成这种现象主要原因是,。,16/51,【解题指导】,(1)命题立意:本题主要考查试验原理和试验误差。,(2)解题关键:解答本题应关注以下三点:,刻度尺读数时,对有效数字要求。,逐一增挂钩码和随意增减钩码对试验带来影响。,从试验注意事项角度分析图象弯曲原因。,17/51,【解析】,(1)由题图乙标尺刻度可知示数,l,2,=14.66cm,l,=,l,2,-,l,1,=6.93cm。,(2)为预防弹簧超出弹性程度应逐步增加钩码重量,故选A。,(3)由图知AB段伸长量与弹力不成线性关系,主要原因是钩码重力超出弹簧弹性程度。,答案:,(1)6.93(2)A(3)超出弹簧弹性程度,18/51,【强化训练】,如图甲所表示,用铁架台、弹簧和多个质量均为m钩码探究在弹性程度内弹簧弹力与弹簧伸长量关系。,19/51,(1)为完成试验,还需要试验器材有:,。,(2)试验中需要测量物理量有:,。,(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量xF-x图线,由此可求出弹簧劲度系数为,N/m。图线不过原点是因为,。,20/51,(4)为完成该试验,设计试验步骤以下:,A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应点,并用平滑曲线连接起来;,B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上刻度,l,0,;,C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;,21/51,D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应刻度,并统计在表格内,然后取下钩码;,E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量关系式,首先尝试写成一次函数,假如不行,则考虑二次函数;,F.解释函数表示式中常数物理意义;,G.整理仪器。,22/51,请将以上步骤按操作先后次序排列出来,:,。,【,解析】,(1)依据,试验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量;,(2)依据试验原理,试验中需要测量物理量有弹簧原长、弹簧所受外力与对应伸长量(或与弹簧对应长度);,23/51,(3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个点,代入F=kx可得k=200N/m,因为弹簧自重原因,使得弹簧不加外力时就有形变量。,(4)依据完成试验合理性可知先后次序为CBDAEFG。,答案:,(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应伸长量(或与弹簧对应长度)(3)200弹簧有自重(4)CBDAEFG,24/51,热点二对,试验数据处理考查,【典例2】,(中山模拟)某同学用如图甲所表示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”试验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐一增加钩码,分别测出指针所指刻度尺刻度,所得数据列表以下(重力加速度g取10m/s,2,):,世纪金榜导学号42722042,25/51,代表符号,L,0,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,L,7,钩码质量m/g,0,100,200,300,400,500,600,700,刻度尺刻度x/cm,11.70,13.40,15.10,18.6,20.30,22.10,24.05,26/51,(1)表中有一个数值在统计时有误,它代表符号是,。,(2)试验中,代表符号为L,3,数值还没有测定,请你依据图乙将这个测量值填入统计表中。,(3)该同学认为能够经过绘制x-m图线来分析试验数据。他依据试验数据在图丙中标出了L,0,、L,1,、L,2,和L,4,、L,5,、L,6,、L,7,对应坐标点,请你在图丙中标出L,3,对应坐标点,并画出x-m图线。,27/51,(4)依据x-m图线可计算出该弹簧劲度系数为,N/m。(结果保留三位有效数字),28/51,【思索探究】,(1)以厘米为单位,毫米刻度尺,读数时小数点后有_位,小数。,(2)描点作图时应注意各点_地分布在直线两侧。,两,均匀,29/51,【解析】,(1)毫米刻度尺读数应该读到毫米下一位,故依据表格中数据分析可知L,4,有误;,(2)由指针所指刻度可知L,3,数值为16.85cm;,30/51,(3)描点连线如图所表示:,(4)由图线斜率倒数得k=N/m58.3 N/m。,答案:,(1)L,4,(2)16.85(3)看法析,(4)58.3(56.558.5均正确),31/51,【强化训练】,1.(四川高考)某同学在“探究弹力和弹簧伸长,关系”时,安装好试验装置,让刻度尺零刻度与弹簧,上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为,l,1,如图甲所表示,图乙是此时固定在弹簧挂钩上指针,在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置放大图,示数,l,1,=,cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、,5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是,l,2,、,l,3,、,l,4,、,l,5,。,32/51,已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时,弹簧弹力F,2,=,N(当地重力加速度g取9.8m/s,2,)。要得到弹,簧伸长量x,还需要测量是,作出F-x曲线,得,到弹力与弹簧伸长量关系。,33/51,【解析】,由图乙可估读为25.85cm。挂2个钩码时,弹簧弹力等于钩码重力,即F,2,=2mg=0.98N。因为弹簧伸长量等于弹簧现在长度减去弹簧原长,所以要得到伸长量,还需要测量弹簧原长。,答案:,25.850.98弹簧原长,34/51,2.(铜陵模拟)为了测量某一弹簧劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不一样质量砝码。试验得出了砝码质量m与弹簧长度,l,对应数据,其对应点已在图上标出。(g取10m/s,2,),35/51,(1)作出m-,l,关系图线。,(2)弹簧劲度系数为,N/m(计算结果保留3位有效数字)。,36/51,【解析】,(1)依据试验数据在坐标纸上描出点,基本上在同一条直线上,能够判定,m,和,l,间是一次函数关系,画一条直线,使尽可能多点落在这条直线上,不在直线上点均匀地分布在直线两侧,如图所表示。,37/51,(2),由胡克定律,F=kx,得,:,k=gk,斜,=10 N/m=0.266 N/m,。,答案,:,(1)看法析(2)0.266,38/51,热点三试验拓展与创新,【典例3】,图甲为某同学用力传感器去探究弹簧弹力和伸长量关系试验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台轻质弹簧,读出不一样拉力下标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)。所得数据统计在以下表格中:世纪金榜导学号42722043,39/51,拉力大小,F/N,0.45,0.69,0.93,1.14,1.44,1.69,标尺刻度,x/cm,57.02,58.01,59.00,60.00,61.03,62.00,40/51,(1)从图乙读出刻度尺上刻度值为,cm。,(2)依据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x关系图象。,(3)由图象求出该弹簧劲度系数为,N/m,弹簧原长为,cm。(均保留三位有效数字),41/51,【解析】,(1)由图可知,刻度尺最小分度值为0.1cm,故读数为63.60 cm。,(2)依据表中数据利用描点法得出对应图象如图所表示:,42/51,(3)由胡克定律可知,图象斜率表示劲度系数,则可知k=25.0 N/m;图象与横坐标交点为弹簧原长,则可知原长为55.2cm。,答案:,(1)63.60(2)看法析,(3)25.055.2,43/51,【强化训练】,(嘉峪关模拟)在“探究弹力和弹簧伸长量关系,并测定弹簧劲度系数”试验中,试验装置如图甲所表示。所用每个钩码重力相当于对弹簧提供了向右恒定拉力。试验时先测出不挂钩码时弹簧自然长度,再将5个钩码逐一挂在绳子下端,每次测出对应弹簧总长度。,44/51,(1)有一个同学经过以上试验测量后把6组数据描点在坐标图中(如图乙),请作出F-L图象。,(2)由此图象可得出该弹簧原长L,0,=,cm,劲度系数k=,N/m。,45/51,(3)试依据以上该同学试验情况,请你帮助他设计一个统计试验数据表格(无须填写其试验测得详细数据)。,(4)该同学试验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较:,优点在于:,。,缺点在于:,。,46/51,【解析】,(1)用一条直线将各点连接起来,不在直线上点均匀分布在直线两侧,如图所表示:,47/51,(2)弹簧原长L,0,即为弹力为零时弹簧长度,由图象可知,L,0,=510,-2,m=5 cm,劲度系数为图象直线部分斜率,则k=20N/m。,48/51,(3)统计数据表格如表:,次数,1,2,3,4,5,6,弹力F/N,弹簧长度,L/(10-2m),49/51,(4)优点是防止弹簧本身所受重力对试验影响;缺点是弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在摩擦造成试验误差。,答案:,(1)看法析(2)520,(3)看法析,(4)防止弹簧本身所受重力对试验影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在摩擦造成试验误差,50/51,51/51,