高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件.ppt

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,第二章 相互作用,實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,一、實驗?zāi)康?1．探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系． 2．學(xué)會利用列表法、圖象法研究物理量之間的關(guān)系． 二、實驗原理 彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等；彈簧的伸長量越大，彈力也就越大． 三、實驗器材 鐵架臺、彈簧、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙．,四、實驗步驟 1．安裝實驗儀器(見實驗原理圖)．將鐵架臺放在桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，讓其自然下垂，在靠近彈簧處將刻度尺(最小分度為1 mm)固定于鐵架臺上，并用重垂線檢查刻度尺是否豎直． 2．用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0，即原長． 3．在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中．,4．改變所掛鉤碼的質(zhì)量，量出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.,一、數(shù)據(jù)處理 1．列表法 將測得的F、x填入設(shè)計好的表格中，可以發(fā)現(xiàn)彈力F與彈簧伸長量x的比值在誤差允許范圍內(nèi)是相等的． 2．圖象法 以彈簧伸長量x為橫坐標(biāo)，彈力F為縱坐標(biāo)，描出F、x各組數(shù)據(jù)相應(yīng)的點，作出的擬合曲線，是一條過坐標(biāo)原點的直線． 二、誤差分析 1．鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確、彈簧長度測量不準(zhǔn)確帶來誤差． 2．畫圖時描點及連線不準(zhǔn)確也會帶來誤差．,三、注意事項 1．每次增減鉤碼測量有關(guān)長度時，均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止?fàn)顟B(tài)，否則，彈簧彈力有可能與鉤碼重力不相等． 2．彈簧下端增加鉤碼時，注意不要超過彈簧的彈性限度． 3．測量有關(guān)長度時，應(yīng)區(qū)別彈簧原長l0、實際總長l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系． 4．建立平面直角坐標(biāo)系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當(dāng)，不可過大，也不可過小． 5．描線的原則是，盡量使各點落在描畫出的線上，少數(shù)點分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是光滑的曲線．,考點一 實驗原理和數(shù)據(jù)處理,考點二 實驗過程及誤差分析,考點一 實驗原理和數(shù)據(jù)處理,(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①________，②________.,81.7,0.012 2,(3)圖乙中畫出的直線可近似認(rèn)為通過原點．若從實驗中所 用的彈簧截取圈數(shù)為n的一段彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)k與其 圈數(shù)n的關(guān)系的表達(dá)式為k＝___________________________________________N/m；該彈簧的勁度系數(shù)k與其自由長度l0(單位為m)的關(guān)系的表達(dá)式為k＝______________________________________N/m.,如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系．,考點二 實驗過程及誤差分析,(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：_____________________________________________. (2)實驗中需要測量的物理量有：________________________________________________________________________. (3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點的原因是由于__________________________________________________．,刻度尺,彈簧原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量(或?qū)?yīng)的彈簧長度),200,彈簧自身存在重力,(4)為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下： A．以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來； B．記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0； C．將鐵架臺固定于桌子上，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、2個、3個、4個…鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；,E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量 的 關(guān) 系式．首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)； F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義； G．整理儀器． 請將以上步驟按操作的先后順序排列出來： ________________________.,CBDAEFG,[解析] (1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量． (2)根據(jù)實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧掛不同個數(shù)的鉤碼時所對應(yīng)的伸長量(或?qū)?yīng)的彈簧長度)． (3)取圖象中 (0.5,0) 和 (3.5,6) 兩個點，代入F＝ kx可 得 k＝200 N/m，由于彈簧自身的重力，使得 彈 簧不 加 外力 時就有形變量． (4)根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.,本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力，所以改進(jìn)實驗的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自重的影響： 1．一個方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧，通過減小讀數(shù)的相對誤差來提高實驗的精確度． 2．利用傳感器：將彈簧水平放置，一端固定在傳感器上，對彈簧施加變化的作用力(推力或拉力)時，得到對應(yīng)的彈簧形變量．,(2015·云南昆明模擬)在探究彈簧的彈力與伸長 量之間關(guān)系的實驗中，所用裝置如圖甲所示，將輕彈簧的一 端固定，另一端與力傳感器連接，其伸長量通過刻度尺測 得，某同學(xué)的實驗數(shù)據(jù)列于下表中：,(1)以x為橫坐標(biāo)、F為縱坐標(biāo)，在圖乙的坐標(biāo)紙上描繪出能正確反映這一彈簧的彈力與伸長量之間的關(guān)系圖線． [答案] 見解析 (2)由圖線求得這一彈簧的勁度系數(shù)為________．(保留三位有效數(shù)字),75.0 N/m,[解析] (1)描點作圖，如圖．,[點評] 本方案在水平方向上測量實驗數(shù)據(jù)，消除了由彈簧自身重量引起的誤差；用力傳感器測量彈力，避免了采用定滑輪、鉤碼做實驗時因摩擦帶來的誤差，提高了實驗精度．,