高考物理总复习主题二相互作用与运动定律实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系市赛课公开课一等奖省名师优质课.pptx

实验要点梳理,课堂互动探究,课时达标训练,试验：探究弹力与弹簧伸长量关系,1/35,一、试验目标,1.,探究弹力与弹簧伸长关系。,2.,学会利用列表法、图象法、函数法处理试验数据。,3.,验证胡克定律。,2/35,二、试验原理,1.,如图,1,所表示，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。,图,1,3/35,4/35,三、试验器材,铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。,四、试验步骤,1.,按图,2,安装试验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应刻度,l,0,。,图,2,5/35,2.,在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧总长度并记下钩码重力。,3.,增加钩码个数，重复上述试验过程，将数据填入表格，以,F,表示弹力，,l,表示弹簧总长度，,x,l,l,0,表示弹簧伸长量。,1,2,3,4,5,6,7,F,/N,0,l,/cm,x,/cm,0,6/35,五、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，如图,3,所表示。,图,3,7/35,六、误差分析,因为弹簧原长及伸长量测量都不便于操作，存在较大测量误差，另外因为弹簧本身重力影响，即当未放重物时，弹簧在本身重力作用下，已经有一个伸长量，这么所作图线往往不过原点。,8/35,七、注意事项,1.,所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它弹性程度。,2.,每次所挂钩码质量差尽可能大一些，从而使坐标上描点尽可能稀一些，这么作出图线准确。,3.,测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。,4.,描点画线时，所描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两侧。,5.,统计数据时要注意弹力及弹簧伸长量对应关系及单位。,9/35,关键点一试验原理及试验操作,例,1,某同学探究弹力与弹簧伸长量关系。,(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,”,),。,(2),弹簧自然悬挂，待弹簧,_,时，长度记为,L,0,；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为,L,x,；在砝码盘中每次增加,10 g,砝码，弹簧长度依次记为,L,1,至,L,6,。数据以下表：,代表符号,L,0,L,x,L,1,L,2,L,3,L,4,L,5,L,6,数值,(cm),25.35,27.35,29.35,31.30,33.4,35.35,37.40,39.30,10/35,表中有一个数值统计不规范，代表符号为,_,。由表可知所用刻度尺最小分度为,_,。,(3),图,4,是该同学依据表中数据作图，纵轴是砝码质量，横轴是弹簧长度与,_,差值,(,填,“,L,0或,“,L,x,”),。,图,4,11/35,(4),由图可知弹簧劲度系数为,_N/m,；经过图和表可知砝码盘质量为,_g,。,(,结果保留两位有效数字，重力加速度取,9.8 m/s,2,),解析,(1),为确保弹簧形变只由砝码和砝码盘重力引发，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。,(2),弹簧静止时，统计原长,L,0,；表中数据,L,3,与其它数据有效数字位数不一样，所以数据,L,3,不规范，标准数据应读至厘米位后两位，最终一位应为预计值，准确至,mm,位，所以刻度尺最小分度为,1 mm,。,(3),由题图知所挂砝码质量为,0,时，,x,为,0,，,所以,x,L,L,x,。,12/35答案,(1),竖直,(2),静止,L,3,1 mm,(3),L,x,(4)4.9,10,13/35,关键点二试验数据处理,例,2,一位同学做,“,探究弹力大小与弹簧伸长量之间关系,”,所测几组数据见下表，请你依据表中数据作出分析。,弹力,F,/N,0.5,1.0,1.5,2.0,弹簧原来长度,L,0,/cm,15.0,15.0,15.0,15.0,弹簧以后长度L/cm,16.0,17.1,17.9,19.0,弹簧伸长量,x,/cm,14/35,(1),算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在表中空格内。,(2),在坐标图上作出,F,x,图线。,(3),写出图线函数表示式,(,x,用,cm,作单位,),：,_,。,(4),函数表示式中常数物理意义：,_,。,图,5,15/35,解析,(1),弹力,F,/N,0.5,1.0,1.5,2.0,弹簧伸长量,x,/cm,1.0,2.1,2.9,4.0,(2),依据表格数据在,F,x,坐标图上描点，依据描点作直线，使所描各点拟合在直线上,(,不在直线上点均匀分布在直线两侧,),。,16/35,(3),依据,(2),中,F,x,图线知，,F,与,x,是正百分比函数，设表示式为,F,kx,，将,F,0.5 N,、,x,1.0 cm,代入得,k,0.5 N/cm,故函数表示式为,F,0.5,x,(N),。,(4),函数表示式中常数就是弹簧劲度系数。,答案看法析,17/35,关键点三创新试验,例,3,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,6,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。,图,6,18/35,(1),有一个同学经过以上试验测量后把,6,组数据描点在坐标系图,7,中，请作出,F,L,图线。,图,7,19/35,(2),由此图线可得出该弹簧原长,L,0,_cm,，劲度系数,k,_ N/m,。,(3),试依据该同学以上试验情况，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：,_,_,。,20/35,解析,(1),F,L,图线如图所表示：,(2),弹簧原长,L,0,即弹力为零时弹簧长度，由图象可知，,L,0,5,10,2,m,5 cm,。,劲度系数为图象直线部分斜率，,k,20 N/m,。,21/35,(3),统计数据表格以下表,次数,1,2,3,4,5,6,弹力,F,/N,弹簧长度L/(102 m),(4),优点是：能够防止弹簧本身重力对试验影响。,缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在摩擦会造成试验误差。,答案,(1),看法析图,(2)5,20,(3),、,(4),看法析,22/35,1.,以下关于,“,探究弹力和弹簧伸长量关系,”,试验说法中正确是,(,),A.,试验中,k,详细数值必须计算出来,B.,假如没有测出弹簧原长，用弹簧长度,L,代替,x,，,F,L,图线也是过原点一条直线,C.,利用,F,x,图线可求出,k,值,D.,试验时要把全部点连到线上，才能探究得到真实规律,23/35,解析,“,探究弹力和弹簧伸长量关系,”,试验中利用,F,x,图线可求出,k,值，但不一定要求解出,k,值，试验中用弹簧长度,L,代替,x,，,F,L,图线不是过原点一条直线，作图时绝大多数点经过直线，偏离较大点应舍去。,C,项,正确,。,答案,C,24/35,2.,某同学做,“,探究弹力与弹簧伸长量关系,”,试验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然增加，用直尺测出弹簧原长,L,0,，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后长度,L,，把,L,L,0,作为弹簧伸长量,x,。这么操作，因为弹簧本身重力影响，最终画出图线可能是,(,),解析,因为考虑弹簧本身重力影响，当不挂钩码时，弹簧伸长量,x,0,，所以选,项,C,正确,。,答案,C,25/35,3.,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,8,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,。已知每个钩码质量是,50 g,，挂,2,个钩码时，弹簧弹力,F,2,_N(,当地重力加速度,g,9.8 m/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。,26/35,解析,由图乙可估读为,25.85 cm,。挂,2,个钩码时，弹簧弹力等于钩码重力，即,F,2,2,mg,0.98 N,。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,25.85,0.98,弹簧原长,图,8,27/35,4.,在,“,探究弹力和弹簧伸长关系,”,试验中，某试验小组将不一样数量钩码分别挂在竖直弹簧下端进行测量，依据试验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码重力,G,与弹簧总长,L,关系图象，依据图象回答以下问题。,(1),弹簧原长为,_cm,。,(2),弹簧劲度系数为,_N/m,。,(3),分析图象，总结出弹力,F,跟弹簧长度,L,之间关系式为,_,。,(,L,用,m,为单位,),图,9,28/35,答案,(1)10,(2)1 000,(3),F,1 000(,L,0.10)N,29/35,5.,某同学做,“,探究弹力和弹簧伸长量关系,”,试验。,图,10,(1),图,10,甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指标尺刻度，其示数为,7.73 cm,；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,。,30/35,(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,(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31/35,解析,(1),由题图乙标尺刻度可知示数,l,2,14.66 cm,，,l,l,2,l,1,6.93 cm,。,(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,32/35,6.,某同学用如图,11,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,(,g,取,10 m/s,2,),：,图,11,33/35,钩码质量,m,/g,0,100,200,300,400,500,600,700,刻度尺刻度x/cm,11.70,13.40,15.10,16.85,18.60,20.30,22.10,24.05,(1),依据所测数据，在坐标纸,(,图乙,),上画出弹簧指针所指刻度尺刻度,x,与钩码质量,m,关系图线。,(2),依据,x,m,图线可计算出，该弹簧劲度系数为,_N/m,。,(,结果保留,3,位有效数字,),34/35,解析,(1),描点作图，如图所表示：,答案,(1),看法析图,(2)58.3(56.5,58.5),35/35,