實驗二探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系課件

實驗二探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(一)實驗?zāi)康?.探究彈力與彈簧伸長的定量關(guān)系;2.學(xué)會利用圖象研究兩個物理量之間的關(guān)系的方法.2.用刻度尺測出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長量x,建立坐標(biāo)系,以縱坐標(biāo)表示彈力大小F,以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長量x,在坐標(biāo)系中描出實驗所測得的各組(x,F)對應(yīng)的點,用平滑的曲線連接起來,根據(jù)實驗所得的圖線,就可探知彈力大小與伸長量間的關(guān)系.

(三)實驗器材彈簧,直尺,鉤碼一盒,鐵架臺.(四)實驗步驟1.把彈簧吊在鐵架臺上,讓彈簧自然下垂,在彈簧不掛鉤碼時測量彈簧的原長L0.2.將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端,在平衡時測量彈簧的總長并計算鉤碼的重力,填寫在記錄表格里.然后改變所掛鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)前面的實驗過程多次.123456 7 8F/NL/cmx/cm6.進(jìn)而找到彈簧的伸長為自變量,寫出實驗得到的曲線所代表的函數(shù)即彈力與彈簧伸長的關(guān)系.7.當(dāng)函數(shù)表達(dá)式中出現(xiàn)常數(shù)時,試解釋這個常數(shù)的物理意義.8.運用表中的數(shù)據(jù)計算驗證所得的函數(shù)關(guān)系.(五)注意事項1.懸吊彈簧時要讓它自然下垂,別忘了測量彈簧的原長L0.2.每改變一次拉力的大小就要做一次測量記錄.為了探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系,要盡可能多測幾組數(shù)據(jù),以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的點.3.實驗時拉力不要太大(即鉤碼不能過多),以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.要注意觀察,適可而止.第二關(guān):技法關(guān)解讀高考解題技法一? 實驗設(shè)計技法講解1.實驗設(shè)計探索性實驗是一種以探索物理規(guī)律為目的而進(jìn)行的實驗.雖然本實驗要探索的彈力與彈簧伸長的關(guān)系早在1676年就被英國物理學(xué)家胡克所發(fā)現(xiàn),但今天再嘗試一下探索過程,體驗物理規(guī)律是如何被發(fā)現(xiàn)的,不僅會使我們更加深入地理解彈力與彈簧伸長的關(guān)系,同時還可以學(xué)習(xí)如何通過實驗來探索物理規(guī)律.如圖所示將彈簧上端固定在支架上,下端掛的重物處于靜止時,彈力大小等于重物受的重力,以此測彈力f.再用豎直地固定在支架上的刻度尺測出懸掛重物時彈簧的伸長量x.典例剖析【例1】用一個支架?一根彈簧?一把尺子和一個已知質(zhì)量的砝碼,來測定某個不太重的物體有多重,該怎樣做?[解析]這是根據(jù)所給器材進(jìn)行設(shè)計實驗,最終得出實驗結(jié)論的題目,依據(jù)的實驗方法來源于基本實驗原理.具體做法是:

(1)將彈簧上端固定在支架上,下端掛上砝碼(質(zhì)量已知為m),測出彈簧伸長x;(2)將砝碼取去換上待測物體,測出彈簧伸長x′;(3)待測物體重為x′.[答案]見解析二? 實驗數(shù)據(jù)的處理技法講解(1)列表法:將測得的f1?x1;f2?x2;f3?x3……和f1/x1?f2/x2?f3/x3……填入設(shè)計好的表格之中,可以發(fā)現(xiàn)彈力f和彈簧伸長x的比值在實驗誤差允許范圍內(nèi)是相等的.(2)圖象法:坐標(biāo)紙上以彈簧伸長x為橫坐標(biāo)?彈力f為縱坐標(biāo),描出f1?x1;f2?x2;f3?x3……相應(yīng)的點,作出擬合曲線,可以發(fā)現(xiàn)該曲線可看作是一條通過坐標(biāo)原點的直線.(3)函數(shù)法:彈力f與彈簧伸長量x滿足f=kx的關(guān)系.(1)根據(jù)測得數(shù)據(jù)作出彈簧拉力F和彈簧總長l的關(guān)系圖象.(2)由所得圖象寫出F與l的函數(shù)關(guān)系式.(3)F與彈簧的伸長Δl成什么關(guān)系?F與Δl的比值等于多少?[解析](1)(2)F=k(l-l0).

(3)F與Δl成正比關(guān)系,若F與Δl的比值用k表示,則k==100N/m.

[答案](1)見解析(2)F=k(l-l0)(3)正比100N/m

(4)作圖時,應(yīng)以彈力作縱軸,彈簧的伸長量x(而非彈簧總長)為橫軸.平滑直線的兩側(cè)的點應(yīng)有大致相同的個數(shù).(5)作出圖線可用學(xué)過的一次函數(shù)的知識寫出直線所代表的函數(shù)解析式,即F=kx,k即為彈簧的勁度系數(shù).然后選定若干組F和x,利用求平均值的辦法確定k值.若力的單位為牛(N),彈簧的伸長單位為米(m),則函數(shù)式中k的單位是牛/米(N/m).在彈性限度內(nèi),形變的彈簧產(chǎn)生的彈力大小可用胡克定律公式F彈=kx計算.式中k是彈簧的勁度系數(shù),單位是N/m,x是指彈簧壓縮或拉伸形變量的大小.典例剖析【例3】(1)用一只彈簧秤?一把刻度尺測量一根彈簧的勁度系數(shù),依據(jù)你的實驗原理,需要測量的物理量有________.(2)通過本實驗我們得出了結(jié)論:在彈性限度內(nèi),彈簧的彈力大小和彈簧的形變量之間成正比,即F=kx,那么ΔF=kΔx成立嗎?(式中Δx為彈力變化后,彈簧又發(fā)生的形變變化,ΔF為彈力的變化)第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨堂·訓(xùn)練1.在該實驗中關(guān)于操作步驟“測量彈簧原長和豎直懸掛彈簧”的先后順序,下列說法正確的是()A.先測量原長,后豎直懸掛B.先豎直懸掛,后測量原長C.先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響D.先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重答案:BD2.某同學(xué)做“探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗.他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧的原長L0,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L,把L-L0作為彈簧的伸長x,這樣操作,由于彈簧自身重力的影響,最后畫出的圖線可能是下圖所示圖線的哪一個()答案:B3.下表是某同學(xué)為探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù):彈力:F/N0.51.01.52.02.5彈簧的伸長:x/cm2.65.06.89.812.4(1)請你在圖中的坐標(biāo)軸上作出F-x圖線.(2)寫出曲線所代表的函數(shù)式.(x用m作單位)(3)解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.答案:(1)略(2)F=20x(3)彈簧每伸長1m,彈簧的彈力增加20N4.某同學(xué)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗中,按正確操作方法測出的數(shù)據(jù)如下表所示,其中,他選擇的輕質(zhì)彈簧的原長是10cm,實驗中彈簧的伸長始終未超過彈性限度.(1)若以拉力F為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),請你在下圖中描點并作出該彈簧的F—x圖線.彈簧所受拉力F/N2.04.06.08.010.012.014.0彈簧的總長度l/cm11.0112.0112.9914.0015.0116.0016.99(2)若以x為自變量,且F的單位用N表示,x的單位用m表示,則上述圖線所代表的函數(shù)為________.解析:(1)先根據(jù)表中的彈簧總長度和彈簧原長計算出各個拉力下對應(yīng)的彈簧伸長量x,然后在F-x坐標(biāo)系中描點,作出該彈簧的F-x圖線.(2)由圖線的斜率求出k,然后寫出函數(shù)關(guān)系.答案:(1)如下圖所示(2)F=kx,其中k=200N/m或F=200x.點評:“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗是滲透新課標(biāo)理念的學(xué)生實驗,2010年高考將有相當(dāng)多的省市進(jìn)行新課標(biāo)高考,因此要特別關(guān)注高考大綱中的探究性學(xué)生實驗.5.如圖所示,四根相同的輕質(zhì)彈簧連著相同的物體,在外力作用下做不同的運動:

(1)在光滑水平面上做加速度大小為g的勻加速直線運動;(2)在光滑斜面上做向上的勻速直線運動;(3)做豎直向下的勻速直線運動;(4)做豎直向上的加速度為g的勻加速直線運動.設(shè)四根彈簧伸長量分別為Δl1?Δl2?Δl3?Δl4,不計空氣阻力,g為重力加速度,則()A.Δl1>Δl2 B.Δl3>Δl4C.Δl2>Δl3 D.Δl1<Δl4答案:AD6.某同學(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,組成如圖所示的裝置.所用的鉤碼每個重0.5N,他將6個鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每掛一個都測出彈簧的總長度,并將數(shù)據(jù)填在下面的表格中(彈簧始終在彈性限度內(nèi)).鉤碼總質(zhì)量/N0.51.01.52.02.53.0彈簧總長/cm7.408.529.4810.5011.5112.46彈力大小/N(1)試根據(jù)這些實驗數(shù)據(jù)在給定的坐標(biāo)紙上,作出彈簧所受彈力大小跟彈簧總長之間的函數(shù)關(guān)系的圖線.說明圖線跟坐標(biāo)軸交點的物理意義和所得圖線的物理意義各是什么?該彈簧的勁度系數(shù)k是多大?(2)試用一個已知重力的鉤碼和一根有刻度的直尺去測定一根細(xì)繩能承受的最大拉力(設(shè)鉤碼重力稍小于細(xì)繩能承受的最大拉力).解析:(1)如下圖所示,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出的點,基本上在同一條直線上.可以判定F和L間是一次函數(shù)關(guān)系.根據(jù)描點畫一條直線,使盡可能多的點落在這條直線上,不在直線上的點均勻地分布在直線的兩側(cè).該圖線跟橫軸交點的橫坐標(biāo)表示彈簧的原長.圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長量大小成正比.由k=可得k=50N/m.(2)用直尺做一個杠桿,杠桿較短的一端用細(xì)繩拉住(可固定在桌面上),另一邊靠近支點處掛上砝碼