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高中物理(人教版必修一)配套课件:第三章 3实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系.ppt
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高中物理(人教版必修一)配套课件:第三章 3实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系.ppt

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3 实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系 第三章 相互作用 学习目标 1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用图象法处理实验数据. 3.能根据F-x、F-l图象求出弹簧的劲度系数. 一、实验目的 答案 1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据. 3.能根据F-x、F-l图象求出弹簧的劲度系数. 导学探究 二、实验器材 弹簧、 、钩码、铁架台 刻度尺 三、实验原理 1.如图1甲所示,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弹簧的 来求得. 甲        乙 图1 大小相等 原长 刻度尺 答案 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,用平滑曲线连接起来,根据实验所得的图象,就可探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系. 四、实验步骤 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 状态时的长度l0,即原长. 自然 伸长 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. 图2 答案 3.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 2 3 4 5 6 7 F/N 0 ? ? ? ? ? ? l/cm ? ? ? ? ? ? ? x/cm 0 ? ? ? ? ? ? 五、数据处理 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,写出图线所代表的函数.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. 六、误差分析 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. 返回 例1 以下是某同学所进行的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验步骤: (1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡,弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度l1,并记录到表格中. (2)再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组数据. (3)以力F为纵坐标,以弹簧长度lx为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点. 一、实验原理及操作 (4)按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括直线). (5)根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度lx的关系,并得出实验结论. 以上步骤中至少有三处不当之处,请将不合理的地方找出来并进行修正. 总结提升 解析答案 总结提升 解析 (1)中还应该测出弹簧的原长l0,此时应在不挂钩码的情况下,让弹簧保持自然下垂状态,用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为l0; (3)中建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标,因为探究的是弹力与弹簧伸长量的关系; (5)中应分析弹力与弹簧伸长量的关系. 总结提升 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. 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”). 二、实验数据的处理及误差分析 解析答案 解析 为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生,弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向. 竖直 (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. 解析答案 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 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.3