人教版高中物理必修第一册第三章1第2课时实验探究弹簧弹力与形变量的关系课件.ppt

第2课时实验：探究弹簧弹力与形变量的关系第三章相互作用——力1．重力与弹力[实验目标]1．探究弹簧弹力与形变量的关系。2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。3．学会根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数。必备知识·自主预习储备探究重构·关键能力达成类型一实验原理与操作【典例1】如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量已知且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__________________。刻度尺弹簧原长、弹簧所受外力及对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)200弹簧自身重力的影响(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：_________________。CBDAEFG[解析](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)取题图乙中(0.5cm，0)和(3.5cm，6N)两个点，代入ΔF＝kΔx可得k＝200N/m；图线不过原点是由于弹簧自身的重力使得弹簧不加外力时就有形变量。(4)根据完成实验的合理性可知，先后顺序为CBDAEFG。类型二数据处理和误差分析【典例2】某同学在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中。(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________(选填“水平”或“竖直”)方向。(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，弹簧长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表。竖直静止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________。代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30L31mm(3)如图甲所示是该同学根据表中数据作出的图像，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________(选填“L0”或“Lx”)的差值。甲(4)由图甲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)。Lx4.910(5)如图乙所示是另一组同学实验时得到的弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图像，由此可求出该组同学所用弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留三位有效数字)。图线不过原点的原因是___________________。200弹簧自身存在重力[解析](1)为保证弹簧的拉力与砝码盘和砝码的重力大小相等，弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。(2)弹簧静止时，记录长度L0；表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm单位的后两位小数，最后一位应为估读值，所以刻度尺的最小分度为1mm。(3)由题图甲知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx(L为弹簧长度)。类型三创新实验设计【典例3】在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，弹簧所受的水平拉力等于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在轻绳的下端，测出每次弹簧相应的长度。小明同学通过实验测出了6组数据，并在图乙的坐标系中描点。(1)连接图乙中各点，由图线可得出该弹簧的原长为________cm，劲度系数为________N/m。(2)小明同学的测量、记录及描点都规范正确，但图乙中的一个描点(18