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

* 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