人教版高中物理必修第一册精品课件 第3章 相互作用——力 1. 第2课时 实验探究弹簧弹力与形变量的关系.ppt

探究点二误差分析和注意事项知识归纳1.误差分析误差种类产生原因减小方法系统误差钩码标值不准确检查并更换弹簧自身重力的影响实验中应使用轻质弹簧偶然误差弹簧拉力大小不稳定弹簧一端固定,另一端悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数弹簧长度测量不准固定刻度尺,多测几次描点、作图不准坐标轴的标度尽量大一些,描点时让尽可能多的点落在线上,其余点均匀分布于线的两侧2.注意事项(1)每次增减钩码测量有关长度时,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。(2)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出其弹性限度。(3)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,这样作出的图像更精确。(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。描出的线不应是折线,而应是光滑的曲线或直线。(5)测量有关长度时,应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同,明确三者之间的关系。(6)建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的量值要适当,不可过大,也不可过小。(7)记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。应用体验【例2】某同学做探究弹簧弹力与形变量的关系的实验时,设计了如图甲所示的实验装置,将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将毫米刻度尺固定在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码,测出弹簧相应的总长度。每个钩码的质量都是10g。实验数据见下表。(g取10N/kg)钩码质量m/g01020304050弹簧总长度l/cm3.003.504.004.505.005.50弹力大小F/N00.10.20.30.40.5(1)关于本实验,下列说法正确的是。?A.悬挂钩码时,应在钩码静止后再读数B.应在弹簧的弹性限度范围内进行测量C.在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态D.在测量弹簧原长时,应将弹簧平放在水平桌面上,使其自然伸长,并测出其长度ABC(2)根据上述实验数据,在图乙所示的坐标纸上,作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的关系图像,并求出该弹簧的劲度系数k=N/m,原长l0=cm。?(3)一个实验小组在探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹簧弹力与弹簧长度之间关系的图像如图丙所示。下列表述正确的是。?A.a的原长比b的短B.a的劲度系数比b的小C.a的劲度系数比b的大D.测得的弹力与弹簧的长度成正比见解析图203.00AC解析(2)根据表中数据描点连线,就能得到F-l图像,如图所示。由于F=k(l-l0)=kl-kl0,所以F-l图线的斜率大小表示弹簧的劲度系数,解得k=20N/m。当F=0时,弹簧长度为原长,l0=3.00cm。(3)在F-l图像中,当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长,故b的原长大于a的原长,A正确;斜率表示劲度系数,故a的劲度系数大于b的劲度系数,B错误,C正确;弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比,故D错误。方法技巧两类弹簧弹力图像的比较(1)F-x图像应是过原点的直线,直线的斜率等于弹簧的劲度系数。(2)F-l图像是不过原点的直线,其与横轴的截距等于弹簧的原长,斜率仍然等于弹簧的劲度系数。对点演练2.(2023上海华东师范大学第一附中高一期中)某同学做探究弹簧弹力与形变量的关系的实验,实验装置如图所示,将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将毫米刻度尺固定在弹簧的一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。(1)弹簧下端悬挂钩码,待钩码静止时,用钩码的重力大小表示弹簧的弹力大小。(2)在实验过程中,弹簧始终在弹性限度内,弹簧质量可忽略不计。根据实验数据,在坐标纸上作出了如图所示的F-x图像,可得该弹簧的劲度系数k=N/m。?50(3)另一位同学用完全相同的另一根弹簧做上述实验时,误将弹簧的长度记为x,得到的F-x图像的斜率(选填“变大”“变小”或“不变”),横轴截距表示弹簧的。?(4)考虑到弹簧自身的重力,若把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,测出原长后,再把弹簧竖直悬挂起来进行实验,据此测出的劲度系数k将会(选填“偏大”“偏小”或“依然准确”)。??不变原长依然准确解析(2)由胡克定律F=kx得,F-x图像的斜率表示弹簧的劲度系数,即(3)设弹簧的原长为x0,则F=k(x-x0)=kx-kx0,则F-x图像的斜率仍为弹簧的劲度系