探究弹簧的弹力和伸长的关系jh.ppt

探究弹力与弹簧伸长的关系 * 高三总复习 必修1 二、实验原理 三、实验器材 铁架台、轻质弹簧一根、钩码若干、毫米刻度尺、重锤、坐标纸、三角板。 一、实验目的 1.探究弹力与弹簧伸长的关系。 2.掌握利用图象研究两个物理量之间关系的方法。 2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉 力下的伸长量x，以纵坐标表示弹力 大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x， 建立坐标系，在坐标系中描出各点(x，F)，用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，探知弹力大小与伸长量之间的关系。 1.在弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。 四、实验步骤 如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否竖直。 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。 弹簧竖直悬挂时作为原长 3.在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。 四、实验步骤 用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个…钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4…，并将所得数据记录在表格中。 用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个…钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。 伸长量X/cm 总长L/cm 拉力F/N 7 6 5 4 3 2 1 钩码个数 四、实验步骤 在坐标纸上建立坐标系，以弹力为纵坐标，弹簧伸长量为横坐标，描出每一组数据(x,F)所对应的点。 根据所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(不能画成折线)。 以弹簧伸长量为自变量，弹力大小为因变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不行，写成二次函数的形式或其他形式。 研究并解释函数表达式中常数的物理意义。 伸长量X/cm 总长L/cm 拉力F/N 7 6 5 4 3 2 1 钩码个数 安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 选择劲度系数适中的弹簧 悬挂钩码时注意不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。 建立坐标系时，要选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。 画图线时，不一定要让所有点都正好在曲线上，但应注意使曲线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。 五、注意事项 六、误差分析 本实验的误差主要来自以下两个方面： 弹簧的长度测量不精确。 描点、画图不精确。 在物理学中经常用图象处理物理问题，要特别注意：①图线斜率的意义(或曲线切线斜率的意义)； ②图线与纵轴、横轴交点的物理意义。 【例1】在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( 　 ) 弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 A B 热点一 实验原理及实验操作的考查 【例2】下表是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”所测的几组数据： (1)请你在图2-3-3中的坐标纸上作 出F-x图线； (2)写出图线所代表的函数式(x用 m为单位)：________； (3)写出函数表达式中常数的物理意义 _____________________________________________。 (4)若弹簧的原长为40 cm，并且以弹簧的总长度L为自变量，写出函数表达式(N和m为单位)：_________。 图2-3-3 F=20x 该弹簧每伸长(或压缩)1 m，其弹力增加20 N F=20(L-0.4) 12.4 9.8 7.2 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 热点二 实验数据的处理 记录数据组 1 2 3 4 5 6 钩码总质量(g) 0 30 60 90 120 150 弹簧总长(cm) 6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 11.52 (1)在图坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线． 利用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．所用的钩码每只的质量为30 g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，g取10 m/s2) (2)由图线求得该弹簧的劲度系数k＝______ N/m.(保留两位有效数字) · · · · · · 27 【例3】用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在