高一物理總復習課件 4.2 實驗 形變與彈力 （魯科必修1）

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歡迎進入物理課堂 實驗探究彈力和彈簧伸長的關系 一 實驗目的1 探究彈力和彈簧伸長量的定量關系 2 學會用圖象處理物理量之間關系的方法 二 實驗原理彈簧受力會發(fā)生形變 形變的大小與受到的外力有關 沿著彈簧的方向拉彈簧 當形變穩(wěn)定時 彈簧產生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數值上是相等的 用懸掛法測量彈簧的彈力 運用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等 彈簧的長度可用刻度尺直接測出 伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算 這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關系了 即尋求F kx的關系 三 實驗器材鐵架臺 彈簧 毫米刻度尺 鉤碼若干 三角板 坐標紙 重垂線 四 實驗步驟1 儀器的安裝 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 操作與記錄 2 記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度L0 3 在彈簧下端掛上一個鉤碼 待鉤碼靜止后 記下彈簧下端所對應的刻度L1 6 根據所測數據在坐標紙上描點 最好以彈簧彈力為縱坐標 以彈簧的伸長量為橫坐標 7 按照圖中各點的分布與走向 嘗試作出一條平滑的曲線 包括直線 所畫的點不一定正好都在這條曲線上 但要注意使曲線兩側的點數大致相同 8 以彈簧的伸長量為自變量 寫出曲線所代表的函數 首先嘗試一次函數 如果不行則考慮二次函數 五 注意事項1 每次增減鉤碼測量有關長度時 均需保證彈簧及鉤碼不上下振動而處于靜止狀態(tài) 否則 彈簧彈力將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限度 3 測量有關長度時 應區(qū)別彈簧原長l0 實際總長l及伸長量x三者之間的不同 明確三者之間的關系 4 建立平面直角坐標系時 兩軸上單位長度所代表的量值要適當 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 少數點分布于線兩側 描出的線不應是折線 而應是平滑的曲線 6 記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位 六 誤差分析1 本實驗的誤差來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 另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力 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 所以 測量時盡量精確地測量彈簧的長度 3 在F x坐標系中描點 作圖不準確 利用如圖 甲 所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關系的實驗 所用的鉤碼每只的質量為30g 實驗中 先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度 再將5個鉤碼逐個加掛在彈簧下端 穩(wěn)定后依次測出相應的彈簧總長度 將數據填在表中 彈力始終未超過彈性限度 取g 10m s2 答案 1 圖見解析 2 27 1 在 探究彈力和彈簧伸長的關系 實驗中 以下說法正確的是 A 彈簧被拉伸時 不能超出它的彈性限度B 用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力 應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C 用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D 用幾個不同的彈簧 分別測出幾組拉力與伸長量 得出拉力與伸長量之比相等 解析 本題主要考查使用彈簧時應注意的問題 還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關系 1 本實驗中應以需要研究的一根彈簧為實驗對象 在彈性限度內通過增減鉤碼的數目 以改變對彈簧的拉力 來探索彈力與彈簧伸長的關系 所以選A B 2 由于考慮彈簧自身重力的影響 當不掛鉤碼時 彈簧的伸長量x 0 所以選C 答案 1 AB 2 C 1 在 探究彈力與彈簧伸長量的關系 的實驗中 如何保證刻度尺豎直 A 使用三角板B 使用重垂線C 目測D 不用檢查解析 使用重垂線可保證刻度尺豎直 故B正確 A C不準確 不合題意 D是錯誤的 答案 B 2 如圖所示 彈簧秤不測力時彈簧長4cm 當它兩側各掛一個100g的砝碼時 彈簧長8cm 要使彈簧秤的彈簧伸長為12cm 則應該 A 在右側再加掛一個100g的砝碼B 在右側再加掛一個200g的砝碼C 在左右兩側各加掛一個100g的砝碼D 在左右兩側各加掛一個200g的砝碼 解析 由題意知 100g砝碼產生的拉力能使彈簧伸長4cm 所以要使彈簧長為12cm只需彈簧上所受的力再增加1N即可 而A選項 由于系統(tǒng)有加速度 不能實現 故只能選C 答案 C 3 2010年廈門模擬 如圖 甲 所示 一個彈簧一端固定在傳感器上 傳感器與電腦相連 當對彈簧施加變化的作用力 拉力或壓力 時 在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產生的彈力大小的關系圖象 如圖 乙 所示 則下列判斷正確的是 A 彈簧產生的彈力和彈簧的長度成正比B 彈簧長度的增加量與對應的彈力增加量成正比C 該彈簧的勁度系數是200N mD 該彈簧受到反向壓力時 勁度系數不變 答案 BCD A 增掛鉤碼時 l與F成正比 而減掛鉤碼時 l與F不成正比B 當所掛鉤碼數相同時 增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時的大C 當所掛鉤碼數相同時 增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時的相等D 增掛鉤碼時所掛鉤碼數過多 導致橡皮筋超出彈性限度 答案 D 答案 1 小于 2 乙 3 63N m 57 70N m之間都對 4 見解析 6 2010年廣東質檢 17世紀英國物理學家胡克發(fā)現 在彈性限度內 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) 一組同學研究 金屬線材伸長量與拉力的關系 的探究過程如下 A 有同學認為 橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內 其伸長量與拉力成正比 與截面半徑成反比 B 他們準備選用一些 由同種材料制成的不同長度 不同半徑的線材 作為研究對象 用測距儀 傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律 以驗證假設 C 通過實驗取得如下數據 D 同學們對實驗數據進行分析 歸納后 對他們的假設進行了補充完善 1 上述科學探究活動中 屬于 制定計劃 和 搜集證據 的環(huán)節(jié)分別是 2 請根據上述過程分析他們的假設是否全部正確 若有錯誤或不足 請給予修正 2 他們的假設不是全部正確 在彈性限度內 金屬絲的伸長量與拉力成正比 與截面半徑的平方成反比 還與金屬絲的長度成正比 答案 1 BC 2 見解析 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全