高考物理一輪復(fù)習(xí) 2.實驗二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 滬科版必修1.ppt

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實 驗 二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,【實驗過程】 一、實驗步驟 1.如圖所示,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,在靠 近彈簧處將刻度尺(最小分度為1mm)固定于 鐵架臺上,并用重垂線檢查刻度尺是否豎直。 2.記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度l0, 即彈簧的原長。,3.在彈簧下端掛上鉤碼,待鉤碼靜止時測出彈簧的長度l,求出彈簧的伸長x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)。 4.改變所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實驗,要盡量多測幾組數(shù)據(jù),將所測數(shù)據(jù)填寫在表格中。,記錄表：彈簧原長l0= cm。,二、數(shù)據(jù)處理 1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點法作圖,連接各點得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線。 2.以彈簧的伸長量為自變量,寫出圖線所代表的函數(shù)表達式,并解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義。,【誤差分析】 1.系統(tǒng)誤差：鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確和彈簧自身重力的影響造成系統(tǒng)誤差。 2.偶然誤差： (1)彈簧長度的測量造成偶然誤差,為了減小這種誤差,要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。 (2)作圖時的不規(guī)范造成偶然誤差,為了減小這種誤差,畫圖時要用細鉛筆作圖,所描各點盡量均勻分布在直線的兩側(cè)。,【注意事項】 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,要注意觀察,適可而止。 2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些,從而使坐標(biāo)點的間距盡可能大,這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些。 3.測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時測量,以免增大誤差。,4.描點畫線時,所描的點不一定都落在一條直線上,但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側(cè)。 5.記錄實驗數(shù)據(jù)時要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。 6.坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中。,【實驗改進】 本實驗的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力,所以改進實驗的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自身重力的影響： 1.一個方案是將彈簧穿過一根水平光滑的杠桿,在水平方向做實驗。 2.另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。,3.利用計算機及傳感器技術(shù),將彈簧水平放置,且一端固定在傳感器上,傳感器與計算機相連,對彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時,計算機上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖像(如圖甲、乙所示),分析圖像得出結(jié)論。,熱點1 實驗數(shù)據(jù)處理和實驗誤差的考查 【典題1】(2014·唐山模擬)在“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中,實驗裝置如圖甲所示。所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力。實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端,每次測出相應(yīng)的彈簧總長度。,(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖乙中描點,請作出F-L圖線。,(2)由此圖線可得出該彈簧的原長L0= cm,勁度系數(shù) k= N/m。 (3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況,請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù))。 (4)該同學(xué)實驗時,把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較。 優(yōu)點在于：_____________________________________ 。 缺點在于：_____________________________________ 。,【解題探究】 (1)描點作圖時應(yīng)注意使各點_____地分布在直線的兩側(cè)。 (2)圖線的函數(shù)表達式為F=_______。 (3)試分析彈簧水平放置時,影響該實驗系統(tǒng)誤差的因素。 提示：彈簧與桌面間的摩擦、繩子與滑輪間的摩擦等。,均勻,k(L-L0),【解析】(1)用平滑的曲線將各點連接起來,如圖所示。 (2)彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度,由圖像可知,L0=5×10-2m=5cm。 勁度系數(shù)為圖像直線部分的斜率,k=20N/m。,(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如表：,(4)優(yōu)點是避免彈簧自身所受重力對實驗的影響。 缺點是彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在摩擦造成實驗誤差增大。 答案：(1)見解析 (2)5 20 (3)見解析 (4)避免彈簧自身所受重力對實驗的影響 彈簧與桌面及繩子與 滑輪間存在摩擦造成實驗誤差增大,熱點2 實驗原理和實驗步驟的考查 【典題2】(2012·廣東高考)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 (1)將彈簧懸掛在鐵架臺上,將刻度尺固定在彈簧一側(cè),彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在 (選填“水平”或“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 。,(3)如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質(zhì)量,橫軸是彈簧長度與 (選填“L0”或“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(zhì)量為 g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2)。,【解題探究】 (1)彈簧的彈力與重力_________,故彈簧的軸線應(yīng)沿_____ 方向。 (2)應(yīng)如何確定彈簧的伸長量? 提示：應(yīng)該把掛上砝碼盤時彈簧的長度作為彈簧的起始長度,彈簧的伸長量應(yīng)該是掛上砝碼時彈簧的長度與只掛砝碼盤時彈簧的長度之差。,等大反向,豎直,【解析】(1)測量彈簧的長度時應(yīng)在豎直方向。 (2)測量儀器是10分度的,需要估讀到最小精度的下一位,則此刻度尺的最小精度應(yīng)為1mm,故L3讀數(shù)錯誤。 (3)橫軸表示的是彈簧的形變量,故為彈簧長度與Lx的差值。 (4)由mg=kx得圖像的斜率k′= 故k=4.9N/m,掛了砝碼盤后彈簧伸長了2cm,由mg=kx知其質(zhì)量為10g。 答案：(1)豎直 (2)靜止 L3 1mm (3)Lx (4)4.9 10,