2012高考物理 实验二探究弹力和弹簧伸长的关系复习课件 沪科版.ppt

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1、实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系过程分析导引实验典例精析实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系知识要点归纳知能优化演练实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量之间的关系．2．学会利用图像法处理实验数据．知识要点归纳实验原理1．如图2－4－1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的重力大小相等．图2－4－12．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．实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干

2、、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔．一、实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如图2－4－2所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中．过程分析导引图2－4－23．改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出各次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数长度伸长量x弹力F0l0＝1l1＝x1＝l1－l0F1＝

3、2l2＝x2＝l2－l0F2＝3l3＝x3＝l3－l0F3＝⋮⋮⋮⋮二、数据处理1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量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变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数．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．三、误差分析1．弹簧长度测量的误差．2．描点画线的作图误差．四、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

4、限度，要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．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，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：实验典例精析题型一实验数据的处理例1弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧的伸长x/cm2.65.07.29.8

5、12.4(1)请你在图2－4－3中的坐标系中作出F－x图线；图2－4－3(2)写出图线所代表的函数式(x以m为单位)______；(3)写出函数表达式中常数的物理意义__________；(4)若弹簧的原长为40cm，并且以弹簧的总长度为自变量，写出函数表达式(以N和m为单位)________________．【解析】(1)F－x图线应为过原点的一条直线，所以作图时应用直线将所描各点连接起来，连接时应使尽可能多的点落在这条直线上，不在这条线上的点应均匀地分布在直线的两侧，图线的斜率表示弹簧的劲度系数

6、．(2)如图2－4－4所示图线得出关系式F＝20x(3)20为劲度系数，即弹簧伸长1m，其弹力增加20N.(4)由(2)中关系式得F＝20(x－0.4)．【答案】(1)如图2－4－4所示(2)F＝20x(3)该弹簧每伸长1m，其弹力增加20N(4)F＝20(x－0.4)图2－4－4【方法总结】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也可以不测量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变量，弹力为函数，作出弹力随弹簧长度的关系图线．这样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差．(2010年高考浙江理综卷)在“

7、探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧．为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m＝0.1kg，取g＝10m/s2)，并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数)，然后逐个拿下钩码，同样记录绳下端的坐标X减i，绳下端坐标的平均值Xi＝(X加i＋X减i)/2的数据如下表：题型二创新实验例2挂在橡皮绳下端的钩码个数橡皮绳下端的坐标(Xi/mm)甲乙1216.5216.52246.7232.03284.0246.54

8、335.0264.25394.5281.36462.0301.0(1)同一橡皮绳的X加i________X减i(大于或小于)；(2)________同学的数据更符合实验要求(甲或乙)；(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)；(4)为了更好地测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？【解析】(1)同一橡皮绳增挂钩码个数较多，导致橡皮绳超出弹性限度，在减挂钩码时仍未恢复，所以有X加i