探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的.ppt

實(shí)驗(yàn) 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的 關(guān)系,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系 2學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 二、實(shí)驗(yàn)原理：彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等，這樣彈力的大小可以通過(guò)測(cè)定外力而得出(可以用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力)；彈簧的原長(zhǎng)和形變后的長(zhǎng)度可用刻度尺測(cè)出，計(jì)算出彈簧的形變量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系,三、實(shí)驗(yàn)器材：彈簧(不同的多根)、刻度尺、鉤碼、鐵架臺(tái) 四、實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)觀察法、分析歸納法 五、實(shí)驗(yàn)步驟 ： 圖1,1將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0 ，即原長(zhǎng) 2如圖1所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計(jì)的表格中然后改變鉤碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù) 3將數(shù)據(jù)記錄在表格中(彈簧原長(zhǎng)l0_ cm),六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 1以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖連接各點(diǎn)，得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線 2探索結(jié)論：按照Fx圖象中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)所畫(huà)的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同嘗試寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù)，首先看Fx是否為一次函數(shù)，如果不是則考慮是否是二次函數(shù)或其他函數(shù) 3得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義,七、誤差分析： 1.本實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源之一，是因彈簧拉力大小的不穩(wěn)定造成的. 因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過(guò)懸掛鉤碼來(lái)充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力，待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度； 2彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量，是本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源所以，測(cè)量時(shí)盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度 3描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確,八、注意事項(xiàng)： 1測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量、讀數(shù)，以免增大誤差 2所掛鉤碼不要過(guò)重，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出它的彈性限度要注意觀察，適可而止 3每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)的間距盡可能大，這樣作出的圖線更精確,4建立平面直角坐標(biāo)系時(shí)，兩軸上單位長(zhǎng)度所代表的量值要適當(dāng)，不可過(guò)大，也不可過(guò)小 5描線的原則是，盡量使各點(diǎn)落在描畫(huà)出的線上，少數(shù)點(diǎn)分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線 6記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位,一、 (2010年高考浙江理綜卷)在“探究彈簧彈力大小與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧，為測(cè)量橡皮繩的勁度系數(shù)，他們?cè)谙鹌だK下端依次逐個(gè)掛上鉤碼(每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為m0.1 kg，取g10 m/s2)，并記錄繩下端的坐標(biāo)x加i(下標(biāo)i表示掛在繩下端鉤碼個(gè)數(shù))，然后逐個(gè)拿下鉤碼，同樣記錄繩下端的坐標(biāo) x減i，繩下端坐標(biāo)的平均值xi(x加ix減i)/2的數(shù)據(jù)如下表：,高考真題,(1)同一橡皮繩的x加i_x減i(“大于”或“小于”) (2)_同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實(shí)驗(yàn)要求(“甲”或“乙”)； (3)選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k(N/m)； (4)為了更好地測(cè)量勁度系數(shù)，在選用鉤碼時(shí)需考慮的因素有哪些？ 【解析】 (1)小于 (2)乙 (3)由所給數(shù)據(jù)得改變量如下表所示,由上表作圖得,圖247,由圖可得k乙5770(N/m) 或 圖248,對(duì)于甲同學(xué)的數(shù)據(jù)，因?yàn)橹挥星皫讉€(gè)數(shù)據(jù)可認(rèn)為在彈性范圍內(nèi)，由圖中切線的斜率得k甲2534(N/m) (4)盡可能使伸長(zhǎng)量在彈性范圍內(nèi)，同時(shí)有足夠大的伸長(zhǎng)量，以減小長(zhǎng)度測(cè)量的誤差 【答案】 見(jiàn)解析,題型一 用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 圖2,例1 某同學(xué)用如圖2所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上砝碼，并逐個(gè)增加砝碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(取g9.8 m/s2),(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖3所示的坐標(biāo)紙上作彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線 圖3,(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_牛范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)牛/米 解析 (1)根據(jù)表格中所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中的描點(diǎn)連結(jié)如圖4所示 (2)從x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可看出，在04.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系是一直線，說(shuō)明彈簧在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律，由直線斜率的倒數(shù)可求得彈簧勁度系數(shù)為25.0 N/m.,答案 (1)如圖4所示(2)04.9 25.0 圖4,例、以下是一名同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn) (1)下列實(shí)驗(yàn)步驟是這名同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請(qǐng)你幫他按操作的先后順序，將各步驟的順序號(hào)寫(xiě)在橫線上_ A以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)； B記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度l0；,C將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺； D依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)， 然后取下鉤碼； E以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式； F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義,(2)下表是這名同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)： 算出每一次彈簧的伸長(zhǎng)量，并將結(jié)果填在下表的空格內(nèi) 在下圖的坐標(biāo)上作出Fx圖象,圖5 寫(xiě)出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x以cm為單位)：_. 函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義：_. 答案：(1)C，B，D，A，E，F(xiàn),(2)如下表所示,如圖6所示 圖6 F0.43x 函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長(zhǎng)或壓縮0.01 m(1 cm)所需的拉力大小為0.43 N.,圖7,二、.(2009.廣東高考)一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長(zhǎng)度的圖象如圖7所示下列表述正確的是 ( ) Aa的原長(zhǎng)比b的長(zhǎng) Ba的勁度系數(shù)比b的大 Ca的勁度系數(shù)比b的小 D測(cè)得的彈力與彈簧的長(zhǎng)度成正比 答案：B,2.(2010.山東臨沂期中考試)如圖8甲所示，一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時(shí)，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象(如圖乙所示)則下列判斷正確的是 ( ) 圖8,A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長(zhǎng)度成正比 B彈簧長(zhǎng)度的增加量與對(duì)應(yīng)的彈力增加量成正比 C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/m D該彈簧受到反向壓力時(shí)，勁度系數(shù)不變 答案：BCD,3.17世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就是著名的胡克定律受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長(zhǎng)量與拉力的關(guān)系”的探究過(guò)程如下： A有同學(xué)認(rèn)為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長(zhǎng)量與拉力成正比，與截面半徑成反比 B他們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成的不同長(zhǎng)度、不同半徑的線材”作為研究對(duì)象，用測(cè)距儀、傳感器等儀器測(cè)量線材的伸長(zhǎng)量隨拉力變化的規(guī)律，以驗(yàn)證假設(shè),C通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得如下數(shù)據(jù)： D同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后，對(duì)他們的假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充完善,(1)上述科學(xué)探究活動(dòng)中，屬于“制定計(jì)劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_. (2)請(qǐng)根據(jù)上述過(guò)程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯(cuò)誤或不足，請(qǐng)給予修正 _ _. 答案：(1)B C (2)他們的假設(shè)不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬絲的伸長(zhǎng)量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反比，還與金屬絲的長(zhǎng)度成正比,4.某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系表中是該同學(xué)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中彈簧始終未超過(guò)彈性限度(g10 m/s2),(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出彈力F跟彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖象； (2)根據(jù)圖象得到彈簧的勁度系數(shù)是_N/m. 解析：(1)利用題目給出的表格中，鉤碼質(zhì)量為零時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，可得彈簧原長(zhǎng)為6.0 cm；根據(jù)給出的六組數(shù)據(jù)分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)狀態(tài)下彈簧的伸長(zhǎng)量，可在彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的關(guān)系圖象中確定出六個(gè)點(diǎn)，用平滑的曲線連接盡量多的點(diǎn)所得圖象應(yīng)該是過(guò)原點(diǎn)的一條直線，本實(shí)驗(yàn)中最后一點(diǎn)要舍棄 (2)由所得圖象，計(jì)算圖象的斜率即為彈簧的勁度系數(shù),答案：如圖9所示 (2)25 圖9,三.(2008.北京高考)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系，并測(cè)彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個(gè)50 g 的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個(gè)50 g的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.,下表記錄的是該同學(xué)已測(cè)出的6個(gè)值，其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤，它們的代表符號(hào)分別是_和_ 測(cè)量記錄表：,圖10 實(shí)驗(yàn)中，L3和L7兩個(gè)值還沒(méi)有測(cè)定，請(qǐng)你根據(jù)上圖將這兩個(gè)測(cè)量值填入記錄表中,為充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，該同學(xué)將所測(cè)得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計(jì)算出了三個(gè)差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm. 請(qǐng)你給出第四個(gè)差值：d4_cm