2013高考人教版物理高效学习方略复习课件：第2章 第4讲 实验2 探究弹力和弹簧伸长的关系.ppt

1、一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长量之间的关系2掌握利用图象法处理实验数据的方法3培养学生对物理规律探究的兴趣和能力二、实验原理弹簧受力会发生形变，在竖直悬挂的轻弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹力大小等于钩码重力大小，用刻度尺量出弹簧的伸长量，改变钩码数量，重复上述实验，就可以定量地寻找弹力与弹簧伸长量之间的关系三、实验器材轻质弹簧一根、钩码若干、毫米刻度尺、重垂线、三角板、铁架台、坐标纸等四、实验步骤1将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长；2如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并算出钩码的重力G.填写在记录表格里123

2、45弹力F/N总长L/cm伸长量x/cm3改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次；4换一只不同劲度系数、原长相同的弹簧重复以上步骤五、数据处理1在坐标纸上以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，按照图中各点的分布和方向尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)；2以弹簧的伸长量x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；3利用第二只弹簧的实验数据，进行以上数据处理4从两只弹簧测出的数据和弹力与伸长量的关系式得出实验结论，并解释函数表达式中常数的物理意义六、注意事项1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要

3、注意观察，适可而止2每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标纸上描的点尽可能稀疏，这样作出的图线比较精确3测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于自由静止时测量，以免增大误差4描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点尽量多的落在曲线上或均匀分布在曲线的两侧5记录数据时要注意弹力和弹簧伸长量的对应关系及单位6保证铁架台稳固7每次测量时，刻度尺“0”刻度对应弹簧尾端同一位置七、误差分析1弹簧长度的测量不准确2作图时描点及连线不准确3弹簧竖直悬挂时未考虑其自身重力的影响八、实验创新在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也可以不测量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变量，

4、弹力为函数，作出弹力随弹簧长度的关系图线这样可避免因测弹簧的自然长度而带来的误差要点一实验中应注意的问题【例1】(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B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C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D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(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把xLL0作为弹簧的伸长量，这样操作，由

5、于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的()解析本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1)本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B.(2)考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C.【答案】(1)AB(2)C要点二实验数据处理【例2】某同学用如图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，然后在弹簧下面挂上钩码，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

6、.8 m/s2)钩码质量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/102 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在所给的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x和钩码质量m的关系曲线(2)根据所测数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小和弹簧伸长关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为_N/m.解析(1)根据实验所测数据在坐标纸上进行描点，所作的图线如图所示【答案】(1)图象见解析(2)04.925要点三实验拓展【例3】在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置

7、如图所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在下图所示坐标图中，请作出FL图线(2)由此图线可得出的结论是_该 弹 簧 的 原 长 为 L0 _cm，劲 度 系 数 k_ N/m.(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：_；缺点在于：_.解析(1)如图所示(2)在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比10：25(3)如下

8、表(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差次数123456弹力F/N弹簧的长度L/102 m1.一个实验小组在“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度成正比解析Bl轴表示原长，则a的原长比b的短，选项A错误；图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，选项B正确；弹力与弹簧的伸长量成正比，而不是弹簧长度，选项D错误2(2011临沂模拟)如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传

9、感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象(如图乙)则下列判断正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C该弹簧的劲度系数是2 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变(2)有一段横截面为圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置，可以测量出它的杨氏模量Y的值首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L20.00 cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000 mm，那么测量工具a和b应分别为_、_.(3)用如图甲所示的装置就可以测量出这种橡皮筋的Y值，表中为橡皮筋受到

10、的拉力F与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出Fx图象.(4)由以上实验可求出该橡皮筋的Y值为_(保留一位有效数字)拉力F(N)5.010.015.020.025.0伸长量x(cm)1.603.204.806.408.00【答案】(1)D(2)毫米刻度尺 螺旋测微器(3)见解析图(4)5106 Pa4(2011苏州模拟)某学校物理探究小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中(1)将弹簧的上端O点固定悬吊在铁架台上，旁边置一刻度尺，刻度尺的零刻线跟O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记，如固定一个指针在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50 g)，指针在刻度尺上指示的刻度为x.逐个增加所挂

11、钩码的个数，刻度x随挂钩上的钩码的重量F而变化，几次实验测得相应的F、x各点描绘在图中请在图中描绘出x随F变化的图象由图象得出弹簧的劲度系数kA_N/m(结果取2位有效数字)；此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长量x的关系是_(2)如果将指针固定在A点的下方P处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能是()A大于kAB等于kAC小于kAD无法确定(3)如果将指针固定在A点的上方Q处，再作出x随F变化的图象，得出弹簧的劲度系数与kA相比，可能是()A大于kAB等于kAC小于kAD无法确定(2)如果将指针固定在A点的下方P处，弹簧的劲度系数不变，得出弹簧的劲度系数仍等于kA，B正确(

12、3)如果将指针固定在A点的上方Q处，由于选用的弹簧变短，则弹簧的劲度系数变大，得出弹簧的劲度系数与kA相比，要大于kA，A正确【答案】(1)见解析图32F弹32x(2)B(3)A5(2011大连模拟)用纳米技术处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x与所受拉力F、长度L、截面直径D的关系(1)测量上述物理量需要的主要器材是：_、_、_等(2)若实验中测量的数据如表中所示，根据这些数据请写出x与F、L、D间的关系式：x_(若用到比例系数，可用k表示).长度L/cm伸长x/cm拉力F/N直径D/mm50.00100.0200.05.000.0400.200.400.8010.000.0400.400.801.605.000.0800.100.200.40(3)在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究方法是_(只需写出一种)(4)若有一根合金丝的长度为20 cm，截面直径为0.200 mm，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为_ N.解析(1)用弹簧测力计测量力F的大小，用刻度尺测量其长度L，用螺旋测微器测量其直径D.