2015届高考物理一轮总复习实验探究弹力和弹簧伸长关系课件新人教版.pptVIP

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 实验目的和器材 实验目的 实验器材 1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系 2.学会用列表法和图像法处理实验数据 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 实验原理 1.在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等 2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了 【实验过程】 1.如图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直。 2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长。 3.在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长x和所受的外力F（等于所挂钩码的重力）。 4.改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在表格中。 记录表：弹簧原长l0=______cm。 次数 内容 拉力F/N 弹簧总长/cm 弹簧伸长/cm 1 2 3 4 5 6 5.以力为纵坐标，以弹簧的伸长为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点。 6.按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线。所画的点不一定正好都在这条图线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同。 7.以弹簧的伸长为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义。 【误差分析】 1.弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响造成系统误差，为此要尽量选择质量较小的弹簧。 2.弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据。 3.作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用细铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直线的两侧。 【注意事项】 1.所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止。 2.每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标点的间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些。 3.测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差。 4.描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。 5.记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长l0、总长l及弹簧伸长量的对应关系及单位。 6.坐标轴的标度要适中。 【实验改进】 本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自身重力的影响： 1.一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平方向做实验。 2.另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度。 3.利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力（拉力或推力）时，计算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像（如图甲、乙所示），分析图像得出结论。 热点 1 实验原理及实验误差的分析 【典例1】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：_______________。 (2)实验中需要测量的物理量有：_____________________。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为______N/m。图线不过原点是由于__________ ________________________________________________ 。 (4)为完成该实验，设计的实验步骤如下： A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来； B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0； C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个…钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码； E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数； F.解释函数表达式中常数的物理意义； G.整理仪器。 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：____________。 【标准解答】(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量； (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)； (3)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入ΔF＝kΔx可得 k＝200N/m，由于弹簧自身的重力，使得弹簧不加外力时就有形变量。 (4)根据完成实