物理:《实验:探究弹力和弹簧伸长的关系》课件(新人教版必修1).ppt

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* 实验: 探究弹力和弹簧伸长的关系   课前导航   尺的“进化”   “度然后知长短”,最初人们用目测长短,后来才发展到用尺.原始的尺大都以人身体的某一部分的长度为标准,古埃及以人的小臂长为“腕尺”,古罗马以查理曼大帝的足长为“英尺”,英王埃德加以拇指关节间的长度为“英寸”,中国的“一虎口”则是指拇指与中指伸开的距离.虽然作为尺度的标准混乱,但是较目测也是一种进步.近代,人们以过巴黎的子午线从北极到赤道的一千万分之一为一米;后来,人们以氪原子发光的波长为依据定义米;现在,人们又以激光在真空中的传播速度为依据重新定义了米,使得“米”这一长度的基本单位越来越准确.      人们在改进尺的标准的同时,也改进了尺的结构.我国在公元初的西汉末王莽时期,就已经造出了一种“铜卡尺”,它是现代游标卡尺的雏形,是测量技术的一个突破,比法国数学家皮尔·维尼尔发明游标卡尺早了1600年.   请你思考:   1.长度的基本单位是什么?   2.两千年前我国已经造出了“铜卡尺”,今天的你会使用游标卡尺吗?会准确读数吗?   知识精析   一、实验步骤   1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0,即原长.   2.如图17-1所示,将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里. 图17-1 x/cm L/cm F/N 7 6 5 4 3 2 1   3.改变所挂钩码的个数,重复上步的实验过程多次.   4.用公式x=L-L0计算出弹簧各次的伸长量,填入上表.   5.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.连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线.   6.以弹簧伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数.   7.得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,研究并解释函数表达式中常数的物理意义.   二、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.要注意观察,适可而止.   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,这样作出的图线更精确.   3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差.   4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧.   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.   三、数据处理   本实验采用图象法处理实验数据,研究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系,这种方法是探究两个物理量间关系时最常用也是最基本的方法.描点时要细心,连线时要遵循作图原则.   方法指导   一、实验数据的处理与分析   例1 下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据:   (1)请你在图17-2甲中的坐标纸上作出F-x的图象.  图17-2甲   (2)写出曲线所代表的函数.(x用m作单位) 12.4 9.8 6.8 5.0 2.6 弹簧的伸长x/cm 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 弹力F/N   (3)解释函数表达式中常数的物理意义.   分析 根据已有数据选好坐标轴每格所代表的物理量的多少,是作好图象的关键.作图象的方法是:用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连接起来.若是直线,应使各点均匀分布于直线两侧,偏离直线太大的点应舍去. 图17-2乙   解析 (1)将x轴每小格取为1 cm,y轴每一小格取为0.25 N.将各点画在坐标纸上,并连成直线.如图17-2 乙所示.   (2)由图象得:F=20x.   (3)函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数,表示使弹簧每伸长(或压缩)1 m所需的弹力大小为20 N.   二、实验设计   例2 同学甲用一个支架、一根弹簧、一把尺和一个已知质量的砝码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎样做?同学乙用一根弹簧,当弹簧的自由端B在未悬挂重物时,正对刻度尺的零刻度线,当挂上100 N重物时正对着刻度20,则当弹簧分别挂50 N 和150 N重物时,自由端所对刻度尺读数应是多少?若自由端所对刻度是18,这时弹簧下端挂了多重的重物?   解析 同学甲要完成任务需做好以下几个步骤:   (1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上砝码(已知质量为m),测出弹簧伸长为x;   (2)将砝码取下换上待测物体,测出弹簧伸长为x′;   互动平台   育才老师与细心同学、粗心同学关于有效数字和游标卡尺的对话   细心:通过本课时的学习,我明白了测量工具的读数必须按照有效数字的要求读数才是对的.   育才:在高中阶段,对于测量工具的读数问

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