新人教版實驗二探究彈簧彈力與形變量的關系課件（30張）

實驗二探究彈簧彈力與形變量的關系【素養(yǎng)目標】

1.會通過實驗探究彈簧彈力與形變量的關系.2.進一步理解胡克定律，掌握以胡克定律為原理的拓展實驗的分析方法．必備知識·自主落實關鍵能力·精準突破必備知識·自主落實一、實驗思路與操作

裝置圖與思路思路：需要測量多組彈簧彈力和形變量的數(shù)據(jù)．彈力的測量：鉤碼標值．形變量的測量：刻度尺操作要領(1)測l0：按圖安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0.(2)測總長和彈力：在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力．(3)重復：增加鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的伸長量．(4)作圖：坐標軸標度要適中，單位要標注：連線時采用擬合法減小偶然誤差．二、數(shù)據(jù)處理及分析1．圖像法：根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在建好直角坐標系的坐標紙上描點．以彈簧的彈力F為縱軸，彈簧的伸長量x為橫軸，根據(jù)描點的情況，作出一條經過原點的直線．2．列表法：將實驗數(shù)據(jù)填入表中，研究測量的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內，彈力與彈簧伸長量的比值不變．注意事項(1)對鉤碼的要求①所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度．②每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確．(2)測量與記錄數(shù)據(jù)①測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量．②記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位．(3)畫圖像描點畫線時，注意一定要使盡可能多的點落在線上，其余各點均勻分布在線的兩側．

誤差分析(1)彈簧所受拉力大小的不穩(wěn)定易造成誤差，使彈簧的一端固定，通過在另一端懸掛鉤碼來產生對彈簧的拉力，可以提高實驗的準確度．(2)彈簧長度的測量是本實驗的主要誤差來源，測量時盡量精確地測量彈簧的長度．(3)描點、作圖不準確也會造成誤差．關鍵能力·精準突破考點一教材原型實驗例1在探究彈簧彈力大小與伸長量關系的實驗中，第一組同學設計了如圖1所示的實驗裝置．在彈簧兩端各系一輕細的繩套，利用一個繩套將彈簧懸掛在鐵架臺上，另一端的繩套用來懸掛鉤碼．先測出不掛鉤碼時彈簧的長度，再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出鉤碼靜止時相應的彈簧總長度L，再算出彈簧伸長的長度x，并將數(shù)據(jù)填在下面的表格中．(1)在圖2所示的坐標紙上已經描出了其中5次測量的彈簧彈力大小F與彈簧伸長的長度x對應的數(shù)據(jù)點，請把第4次測量的數(shù)據(jù)對應點描繪出來，并作出F-x圖線；測量次序123456彈簧彈力F/N00.51.01.52.02.5彈簧的總長度L/cm13.0015.0517.1019.0021.0023.00彈簧伸長的長度x/cm02.054.106.008.0010.00答案：根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標系內描出對應點，然后作出圖像如圖所示．(2)根據(jù)(1)所得的F-x圖線可知，下列說法正確的是________(選填選項前的字母)．A．彈簧彈力大小與彈簧的總長度成正比B．彈簧彈力大小與彈簧伸長的長度成正比C．該彈簧的勁度系數(shù)為25N/mD．該彈簧的勁度系數(shù)為0.25N/m答案：BC

答案：C解析：彈簧豎直懸掛時，彈簧在自身重力作用下要伸長，即豎直懸掛時彈簧的原長比水平放置在桌面上所測原長要長，兩種情況下彈簧的勁度系數(shù)相同，兩圖像平行，由圖示圖線可知，C正確，A、B、D錯誤．例2[2023·福建莆田期末]某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系．(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側，彈簧軸線和刻度尺都應在________(選填“水平”或“豎直”)方向．豎直解析：當彈簧軸線與刻度尺豎直平行時，刻度尺讀數(shù)才能準確反映彈簧的長度及長度的變化，故都應在豎直方向．(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6.數(shù)據(jù)如下表．表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________．代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30靜止L3

1mm解析：當彈簧靜止時，刻度尺讀數(shù)才準確，表中L3保留小數(shù)點后1位，應保留2位，所以L3記錄不規(guī)范，由讀數(shù)知，刻度尺的精確度為1mm，所以最小分度為1mm.(3)如圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________(選填“L0”或“Lx”)的差值．Lx

解析：由題圖可知，在縱軸每增加0.01kg時，橫軸x的增加量為2×10－2m，而彈簧長度L1與L0的差值為4×10－2m，所以橫軸是彈簧長度與Lx的差值．(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g(結果保留2位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)．10

考點二探索創(chuàng)新實驗考向1實驗裝置的改進例3[2021·廣東卷]某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)．緩沖裝置如圖所示，固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30°，彈簧固定在有機玻璃管底端．實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質量為200g的鋼球(直徑略小于玻璃管內徑)逐個從管口滑進，每滑進一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應的刻度尺示數(shù)Ln，數(shù)據(jù)如表所示．實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內．采用逐差法計算彈簧壓縮量，進而計算其勁度系數(shù)．n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09

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(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2，該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結果保留3位有效數(shù)字)．

考向2實驗器材的創(chuàng)新例4如圖為一同學利用壓力傳感器探究彈力與彈簧伸長量關系的裝置示意圖，水平放置的壓力傳感器上疊放著連接輕彈簧的重物，左側固定有豎直刻度尺．靜止時彈簧上端的指針指示如圖所示，表格中記錄此時壓力傳感器的示數(shù)為6.00N；豎直向上緩慢地拉動彈簧，分別記錄指針示數(shù)和對應的傳感器示數(shù)如表中所示．(1)補充完整表格中直尺的讀數(shù)；傳感器示數(shù)FN(N)6.004.003.001.000指針示數(shù)x(cm)

14.6015.8118.1919.40解析：直尺的最小刻度為1mm，根據(jù)直尺的讀數(shù)規(guī)則可知，估讀到最小刻度的下一位，故讀數(shù)為12.20cm.(2)在以傳感器示數(shù)FN為縱軸、指針示數(shù)x為橫軸的坐標系中，描點畫出FN-x圖像，并根據(jù)圖像求得彈簧的勁度系數(shù)為________N/m(結果保留3位有效數(shù)字)．～都算正確)

考向3實驗目的的創(chuàng)新例5[2022·湖南卷]小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量．主要實驗步驟如下：(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度l，記錄數(shù)據(jù)如下表：序號12345硬幣數(shù)量n/枚510152025長度l/cm10.5112.0213.5415.0516.56(3)