物理必修 第一册第三章 相互作用第二节 弹力课文课件ppt

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实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的1．探究弹力与弹簧伸长量的关系．2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．3．验证胡克定律．二、实验原理1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．
一、实验步骤1．按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0.
2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力．
3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量．
二、数据处理1．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．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，如图所示．图像过原点，为正比例函数．
三、误差分析由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样所作图线往往不过原点．四、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．2．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，这样作出的图线精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．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．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．
类型一　实验原理及操作【典例1】　(1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，以下说法正确的是________．(填选项代号)A．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量B．悬挂钩码时，可以任意增加钩码的个数C．用悬挂钩码的方式给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于静止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“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，他先把弹簧水平放置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L－L0作为弹簧的伸长量x，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是选项图中的________．　 　　　　A　　　 　B　　 　C　　　 D
解析：(1)弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长，故A错误；悬挂钩码时，在不超出弹簧弹性限度的前提下可以任意增加钩码的个数，故B错误；用悬挂钩码的方式给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置，使弹簧的弹力等于钩码所受的重力，要待钩码静止时再读数，故C正确；弹簧所受拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不同，故D错误．(2)实验中用纵轴表示弹簧的伸长量x，横轴表示弹簧的拉力F(即所挂钩码受到的重力大小)，由胡克定律F＝kx可知，不考虑弹簧自身重力时图像过原点；如果考虑弹簧自身的重力，弹簧不挂钩码时伸长量已经不为零，故B正确．
答案：(1)C　(2)B
类型二　实验数据处理及误差分析【典例2】　某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应处于______(选填“水平”或“竖直”)方向．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表．
表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为______________．(3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与______(选填“L0”或“Lx”)的差值．
(4)由图可知弹簧的劲度系数为______N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_____g．(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8 N/kg)
解析：(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向．(2)弹簧静止稳定时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至0.1 mm，所以刻度足的最小分度为1 mm.(3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx(L为弹簧长度)．(4)由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以图线斜率即为弹簧的劲度系数
答案：(1)竖直　(2)稳定　L3　1 mm　(3)Lx(4)4.9　10
类型三　实验创新应用【典例3】　疫情期间小明同学认真学习网课的同时积极锻炼身体增强体质．在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系时，小明利用如图器材，测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数．实验步骤如下：A．将弹簧拉力器的一端固定在支架上，另一端系一个绳套B．水桶装入一定量的水，用体重计测量水桶和水的总质量m，并记录
C．将水桶系在绳套上，缓慢释放水桶，稳定后测量弹簧的长度l，并记录D．改变水的质量，重复步骤B、C，并记录数据E．绘制图像，并根据图像求拉力器弹簧的劲度系数
(1)某次实验水桶及水总质量为10 kg时，弹簧长度如图(每次测量时读最后一圈弹簧下边缘刻度)，读数为________cm.
(2)在坐标纸中已经描绘了4组数据点，请将未描绘的数据点补充完整，并作出m­l图像．(3)根据图像计算可得拉力器(共五根弹簧)中每根弹簧劲度系数为____________N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留两位有效数字)；(4)弹簧拉力器手柄和弹簧自身质量对弹簧劲度系数的测量结果__________(选填“有”或“无”)影响．
解析：(1)依题意，题表中应填31.24 cm，考虑到偶然误差，可填范围为31.23 cm～31.25 cm.(2)依题意，m­l图像如图所示．