2016届高考物理二轮复习实验专题探究课件2探究弹力和弹簧伸长的关系.ppt

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1、2016年高考物理实验专题探究2.探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1．培养学生用所学知识探究物理规律的能力．2．探究弹力和弹簧伸长的关系．3．养成用图像法处理实验数据的习惯．二、实验原理1．如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，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，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线．四

2、、实验步骤与数据处理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．如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里.1234567F/NL/cmx/cm3.改变所挂钩码的质量，多次重复前面的实验过程．4．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．5．以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．6．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式

3、中常数的物理意义．五、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，以减小误差．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．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．六、误差分析1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差．2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力

4、的影响而带来误差．1．为什么每次所挂钩码的质量差应尽量大一些？提示：这样做的目的是使坐标纸上描的点尽可能稀疏些，从而使作业的图线更精确．2．在实验操作中若弹簧的自然长度是在弹簧水平自然状态下测出的，则发现Fx图像不过原点，图线在x轴上截距的物理意义是什么？若实验中作出的Fx图线是曲线，说明实验中出现了什么问题？提示：图线在x轴上的截距表示弹簧重力引起弹簧的伸长量．Fx图线是曲线，说明弹簧超出弹性限度．3．列表法、函数法处理实验数据相比图像法处理实验数据有何缺点？提示：列表法、函数法处理的仅仅是极其有限的数据，算得的平均值误差较大；而图像法求得的结果则是无数组数据的平均值，比较接近真实

5、值(当然还存在作图误差，但这种误差相比上述求平均值运算带来的误差要小得多)．考向一　对实验原理和实验操作的考查典例1(2015·广州模拟)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.图线不过原点的原因是由于________________________________．(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量

6、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，并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：________.【解题引路】(1)公式F＝kx中的x是指弹簧在什

7、么状态下的长度？(2)由图像得到F＝kx＋b这样的一次函数，横截距b表示什么物理意义？【提示】(1)拉伸或压缩状态下的形变量．(2)由于弹簧自重而使弹簧有一定形变量．【尝试解题】________【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)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入F＝kx可得k＝200N/m，由于弹簧