弹力和弹簧伸长.ppt

物理 物理 物理 实验　探究弹力和弹簧伸长的关系 实验基础 实验探究 典例研习 实验基础 解读实验·萃取精华 实验探究 探寻结论·提升精度 一、数据处理 1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线. 2.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可根据F-x图线的斜率求解,k = . 二、误差分析 选轻弹簧 弹簧自重 系统误差 (1)多组测量 (2)所挂钩码的质量差适当大些 读数、作图误差 偶然误差 减小方法 产生原因 三、注意事项 1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度. 2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀一些,这样作出的图线准确. 3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大读数误差. 4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧. 5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位. 6.尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响. (教师参考) 其他方案 新方案一:弹簧水平放置法 把弹簧水平放置,如图所示. 原理、器材、方法均与本节实验方案相似. 点评:弹簧水平放置,消除了弹簧自身重力在竖直悬挂时带来的系统误差;但同时也产生了弹簧与桌面之间的摩擦力,带来了新的误差. 新方案二:传感器辅助法 实验装置如图(甲)所示. 原理:把一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图(乙)所示. 器材:弹簧、传感器、电脑、刻度尺等 点评:利用传感器和电脑减少了读数误差和作图误差,提高了实验准确度. 典例研习 通法悟道·拓宽思路 类型一 实验原理及实验操作 【例1】 以下是某同学进行的“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验步骤: (1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡,弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度L1,并记录到表格中. (2)再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组数据. (3)以力F为纵坐标,以弹簧的长度Lx为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点. (4)按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括直线). (5)根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度Lx的关系,并得出实验结论. 以上步骤中至少有三处不当之处,请先将不合理的地方指出来再进行修正. 解析:(1)中“竖直悬挂起来,在弹簧下……”应改为“竖直悬挂,让弹簧自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然长度L0,再在弹簧下……” (3)中“以弹簧的长度Lx为横坐标”应该改为“以弹簧的形变量为横 坐标”; (5)中“弹簧长度Lx的关系”改为“弹簧伸长量的关系”. 答案:见解析 类型二 实验数据处理 【例2】 (2016威海高一检测)一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据见下表,请你根据表中数据做出分析. 弹簧伸长量x/cm 19.0 17.9 17.1 16.0 弹簧后来长度L/cm 15.0 15.0 15.0 15.0 弹簧原来长度L0/cm 2.0 1.5 1.0 0.5 弹力F/N (1)算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在表中的空格内. (2)在坐标图上作出F-x图线. 解析: (1) 4.0 2.9 2.1 1.0 弹簧伸长量x/cm 2.0 1.5 1.0 0.5 弹力F/N (2)根据表格数据在F-x坐标上描点,根据描的点作直线,使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧). (3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位):　 .? (4)函数表达式中常数的物理意义:　 .? 解析: (3)根据(2)中的F-x图线知,F与x是正比例函数,设表达式为F=kx,将F=0.5 N,x=1.0 cm代入得 k=0.5 N/cm, 故函数表达式为F=0.5x(N). (4)函数表达式中常数就是弹簧的劲度系数. 答案:见解析 点击进入课时训练 物理 物理 物理