鲁科版高中物理必修第一册精品课件 第3章 相互作用 实验 探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系.ppt

第3章实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系

学习目标思维导图1.知道科学探究的过程,探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。(科学探究)2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。(科学探究)3.能根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数。(科学思维)

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一、实验原理1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,由二力平衡可知,弹簧对钩码的弹力大小钩码所受重力的大小。弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用测出,其伸长量x可以用挂上钩码后弹簧的长度减去弹簧的来求得。?等于刻度尺原长

2.建立平面直角坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,作出弹簧弹力大小随伸长量变化的图像,就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关系。

二、实验器材铁架台、刻度尺、带挂钩的弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。三、实验步骤1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长。?2.如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出钩码静止时弹簧的长度l1,记录m1和l1。刻度尺

3.改变所挂钩码的质量,重复步骤2,记录m2、m3、m4、m5、…、mn和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、…、ln。4.计算出每次弹簧的伸长量x(x=)和弹簧受到的拉力F(F=mng),并将数据填入表格。?实验次数n1234567mn/g???????F/N???????ln/cm???????x/cm???????ln-l0

易错辨析判一判(1)实验要研究的是弹簧的弹力与弹簧长度的关系。()(2)每次实验,重物静止时所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。()(3)弹簧的伸长量等于弹簧的长度与弹簧原长之差。()×解析本实验研究的是弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。√解析重物静止时,所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。√解析弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长。

合格考试练一练(多选)在“探究弹力与弹簧形变量的关系”的实验中,关于测量弹簧原长的操作步骤的先后顺序,下列说法正确的是()A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长C.先后顺序对实验结果无影响D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重力BD解析由于弹簧自身重力的影响,弹簧平放时的长度与竖直悬挂时的长度不同,竖直悬挂时长度更长一些。由于实验时弹簧始终处于竖直状态,故弹簧长度一直受自身重力的影响,所以测量原长时,应测量弹簧竖直悬挂时的长度,B、D正确。

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探究一数据处理情境探究在“探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,所得数据如表所示:钩码质量m/g0100.0200.0300.0400.0500.0600.0弹簧长度L/cm15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.00伸长长度x/cm03.947.8211.7815.6619.6027怎样处理上面数据可以直观简洁地分析出弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系?

提示以弹簧的弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,将对应的弹簧弹力与弹簧的伸长量在坐标系中描点,用平滑的曲线连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图像。

知识归纳1.画F-x图像:建立平面直角坐标系,以F为纵轴,x为横轴,根据测量数据用描点法作图。连接各点得出F随x变化的图像。2.写F-x的函数式:以弹簧的伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。3.解释式中常数的物理意义:得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系式,解释函数表达式中常数的物理意义。

应用体验典例1某同学用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别测出钩码静止时指针所指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g取10m/s2):

钩码质量m/g0100200300400500600700刻度尺的刻度l/cm12.0013.4015.1016.8518.6020.3022.1024.00(1)根据所测数据,在坐标纸(图乙)上画出弹簧指针所指刻度尺的刻度l与钩码质量m的关系图像。(2)根据l-m图像可计算出,该弹簧的劲度系数为N/m。(结果保留三位有效数字)?

解析(1)描点作图,如图所示答案(1)见解析图(2)56.5

规律方法作图方法(1)选择坐标轴的合适标度;(2)描点,用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的