2012高三物理一轮复习（福建专版）课件：2.5实验二探究弹力和弹簧伸长的关系.ppt

1、 第5讲实验二 探究弹力和弹 簧伸长的关系 1探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据的科学方法 1弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的 2用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等 3弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了 轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，毫米刻度尺 1如图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，

2、将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直 2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.3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L1.钩码个数刻度伸长量x弹力F01236L0L1L2L3L6x1L1L0 x2L2L0 x3L3L0 x6L6L0F1F2F3F6 4.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 5用xnLnL0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

3、总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格 6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 7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，但要注意使曲线两侧的点数大致相同 8以弹簧的伸长量为自变量，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 9解释函数表达式中常数的物理意义 1实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度 2要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据 3本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以

4、后才决定用直线来连接这些点 4如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横坐标，得到的不是正比例函数，关系较为复杂，因此最好用弹簧的伸长为横坐标 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 1钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差 2画图时描点及连线不准确也会带来误差做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0 C将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D依次在弹簧下端

5、挂上2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码 E以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数 F解释函数表达式中常数的物理意义 G整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_.【解析】根据实验的实验操作过程应先安装仪器，再挂钩码然后记录数据，分析数据，最后整理即可，排列先后顺序为：CBDAEFG.【答案】CBDAEFG(2010年日照模拟)利用如下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

6、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，取g10 m/s2)(1)在下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记录数据组123456钩码总质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.118.209.3110.4011.52(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)【解析】(1)弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图线如下图所示(2)弹簧的劲度系数k等于Fx关系图线的斜率，故通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹

7、簧，其劲度系数不同已知一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A，现为k2、C段的劲度系数为k3，关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想 甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k1k2k3 乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1k2k2k3(1)为了验证猜想，可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有_(2)简要写出实验步骤(3)上图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？【解析】(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计)(2)实验步骤：将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB.在弹簧B的下端挂上钩

8、码，记下钩码的个数(如n个)并用刻度尺测量弹簧的长度L1.出Fmg计算弹簧的弹力；由xL1LB计算出弹簧的伸长量由k计算弹簧的劲度系数 改变钩码的个数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值 按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值 比较k1、k2、k3得到结论(3)同一根弹簧上截下的几段，越短的段，劲度系数越大(或越长的段，劲度系数越小)1一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示下列表述正确的是()Aa的原长比b的长 Ba的劲度系数比b的大 Ca的劲度系数比b的小 D测得的弹力与弹簧的长

9、度成正比【解析】图象的横轴截距表示弹簧的长度，A错误，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C错误，图象不过原点，D错误【答案】B 2在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，有如下一些步骤 A在弹簧下端挂上一个钩码，观察指针所指位置，测出弹簧的伸长x1 B将弹簧固定悬挂在金属横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，观察弹簧指针所指位置，并记下该位置 C在坐标纸上建立平面直角坐标系，以F为纵坐标、x为横坐标，根据实验数据，选定两坐标轴适当的标度 D将各组实验数据在平面坐标上进行描点，观察点的分布与走势，用平滑曲线作出反映F和x对应规律的图象 E将铁架台放在水平实验桌上，将金属横杆水平固定在铁架台上 F

10、给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码，分别观察指针所指的位置，测出对应的伸长x2、x3 G根据图象和数据做出结论并整理仪器 实验中合理实验步骤排序为()AEBAFCDGBEBAFDCG CEBFCADG DEAFBCDG【答案】A 3某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如上图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.【答案】1050 4某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实

11、验中，设计了图甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中(弹簧始终在弹性限度内)测量次序123456弹簧弹力大小F/N00.490.981.47 1.962.45弹簧总长x/cm67.168.349.4810.8511.75(1)根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，请把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出Fx图线(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是 _(3)该弹簧的劲度系数k_.(保留两位有效数字)【答案】(1)图线如图所示(2)弹簧的原长(3)42 N/m