2014届高考物理一轮复习 探究弹力与弹簧伸长量的关系教学案.docVIP

探究弹力与弹簧伸长量的关系 一．考点整理 实验过程 1．实验目的：探究弹力与弹簧伸长的定量关系；学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法． 2．实验原理：如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，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，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量的关系． 3．实验器材轻质弹簧根、钩码盒、、铁架台、、坐标纸、三角板． 4．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．记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0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L1钩码个数 刻度 伸长量x 弹力F – L0 = ________mm F1 = ________N 2 L2 = ________mm x2 = L2 – L0 = ________mm F2 =________N 3 L3 = ________mm x3 = L3 – L0 = ________mm F3 =________N 4 L4 = ________mm x4 = L4 – L0 = ________mm F4 =________N 5 L5 = ________mm x5 = L5 – L0 = ________mm F5 =________N 6 L6 = ________mm x6 = L6 – L0 = ________mm F6 =________N ⑷ 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xnLn – 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力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格．根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线包括直线，所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线的点数大致相同．以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，若不行，则考虑二次函数．解释函数表达式中常数的物理意义． 数据处理根据所测数据在坐标纸上描点，以弹力为纵坐标，以弹簧伸长为横坐标．按照图中各点的分布与走向，尝试作一条平滑的曲线包括直线，如果所画的点不在同一条曲线上，那么应该使曲线两边的点数大致相同．根据图像形状，利用数学知识，写出以弹簧伸长为自变量，弹力为函数的函数关系式．理解函数表达式中常数的物理意义．本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系，在误差范围内有Fkx，其中F为弹力，x是弹簧伸长量，k是一个由决定的物理量．注意事项实验过程中，注意拉力不要超过弹簧．测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧状态去测量．强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系，如果是验证性实验，在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律，但这是个探索性实验，实验前并不知道这个规律，所以描点以后作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点．做出直线之后，要用初中学过的正比例函数一次函数的知识写出直线所代表函数解析式，即写出Fkx.然后选定一组F和x，从而确定k的值．但这个实验的重点在于它的探索性，比例系数的精确度不是重点．要认识系数k的物理意义，即在伸长量一定时k越大弹力也越大，它反映了弹簧的“劲度”．使用弹簧的伸长数据时应采用l – l0），即弹簧长度变化量．如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长，得到的不是正比例函数． 误差分析本实验误差的主要来源为和时的偶然误差．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧的影响．为了减小误差，要尽量多测几组数据． 思维启动 1．某同学用如图甲所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：重力加速度g9.8 m/s2） ⑴ 根据所测数据，在图标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线．根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________范围内，弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．这种规格弹簧劲度系数为________N/m. 钩码质量m/×102g标尺刻度x/×10－2m2．如图a所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹簧限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系