浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第2章 實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 大綱人教版

實驗二實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系過程分析導(dǎo)引過程分析導(dǎo)引實驗典例精析實驗典例精析實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系知識要點歸納知識要點歸納知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練知識要點歸納知識要點歸納實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系2學(xué)會利用列表法、圖象法研究物理學(xué)會利用列表法、圖象法研究物理量之間的關(guān)系量之間的關(guān)系實驗原理實驗原理1彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān)沿著彈簧的方向拉彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時，力有關(guān)沿著彈簧的方向拉彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時，彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是相等的相等的2用懸掛法測量彈簧的彈力，運用的正是彈簧的用懸掛法測量彈簧的彈力，運用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等3彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算這由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系即尋求關(guān)系即尋求Fkx的關(guān)系的關(guān)系 .實驗器材實驗器材彈簧、毫米刻度尺、鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鐵架臺、鉤碼若干、坐標紙鉤碼若干、坐標紙過程分析導(dǎo)引過程分析導(dǎo)引一、實驗步驟一、實驗步驟1將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0，即原長，即原長2如圖如圖241所示，將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧所示，將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端，在平衡時測量彈簧的總長度并測出鉤碼的的下端，在平衡時測量彈簧的總長度并測出鉤碼的重力，填寫在記錄表格里重力，填寫在記錄表格里圖圖2411234567F/NL/cmx/cm3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)前面的改變所掛鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)前面的實驗過程多次實驗過程多次二、實驗數(shù)據(jù)的處理二、實驗數(shù)據(jù)的處理1以彈力以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，為縱坐標，以彈簧的伸長量以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖連接為橫坐標，用描點法作圖連接各點，得出彈力各點，得出彈力F隨彈簧伸長量隨彈簧伸長量x變化的圖線變化的圖線2以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函函數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)數(shù)3得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義三、實驗誤差的來源三、實驗誤差的來源1彈簧長度的測量誤差彈簧長度的測量誤差2描點畫線的作圖誤差描點畫線的作圖誤差四、注意事項四、注意事項1所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度要注意觀察，適可而止出它的彈性限度要注意觀察，適可而止2每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確3測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，以免增大誤差處于平衡狀態(tài)時測量，以免增大誤差4描點畫線時，所描的點不一定都落在一條描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側(cè)曲線的兩側(cè)5記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位應(yīng)關(guān)系及單位 (2011年紹興一中高三質(zhì)檢年紹興一中高三質(zhì)檢)(1)在在“探究彈探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的實驗中，以下說法正確的是的是()A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等長量，得出拉力與伸長量之比相等實驗典例精析實驗典例精析實驗操作及原理的考查實驗操作及原理的考查(2)某同學(xué)做某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗，的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度碼后測出彈簧伸長后的長度L，把，把LL0作為彈簧的作為彈簧的伸長量伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖最后畫出的圖線可能是圖242中的中的()圖圖242【解析解析】本題主要考查使用彈簧時應(yīng)注意的問題，本題主要考查使用彈簧時應(yīng)注意的問題，還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)還有用圖象法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關(guān)系系(1)實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平以探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選衡，所以選A、B.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量彈簧的伸長量x0，所以選，所以選C.【答案答案】(1)AB(2)C 在在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測定探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖的實驗中，實驗裝置如圖243.所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧向右恒定的拉力實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度每次測出相應(yīng)的彈簧總長度實驗數(shù)據(jù)的處理實驗數(shù)據(jù)的處理圖圖243(1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點組數(shù)據(jù)描點在坐標圖在坐標圖244中，請作出中，請作出FL圖線圖線圖圖244(2)由此圖線可得出該彈簧的原長由此圖線可得出該彈簧的原長L0_cm，勁度系數(shù)勁度系數(shù)k_N/m.(3)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較相比較優(yōu)點在于：優(yōu)點在于：_.缺點在于：缺點在于：_.【解析解析】(1)用平滑的曲線將各點連接起來，如圖用平滑的曲線將各點連接起來，如圖245所示：所示：圖圖245(2)彈簧的原長彈簧的原長L0即彈力為零時彈簧的長度，由圖象即彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，可知，L05102 m5 cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k20 N/m.(3)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗的誤差成實驗的誤差【答案答案】(1)見解析見解析(2)520(3)見解析見解析創(chuàng)新實驗設(shè)計創(chuàng)新實驗設(shè)計(1)在國際單位中，楊氏模量在國際單位中，楊氏模量Y的單位應(yīng)的單位應(yīng)該是該是_ANBmCN/m DPa(2)有一段橫截面積是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖有一段橫截面積是圓形的橡皮筋，應(yīng)用如圖246甲所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量甲所示的實驗裝置可以測量出它的楊氏模量Y的的值首先利用測量工具值首先利用測量工具a測得橡皮筋的長度測得橡皮筋的長度L20.00 cm，利用測量工具，利用測量工具b測得橡皮筋未受到拉力時測得橡皮筋未受到拉力時的直徑的直徑D4.000 mm，那么測量工具，那么測量工具a應(yīng)該是應(yīng)該是_；測量工具；測量工具b應(yīng)該是應(yīng)該是_圖圖246(3)用如圖甲所示的裝置就可以測出這種橡皮筋的用如圖甲所示的裝置就可以測出這種橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F與伸長量與伸長量x的的實驗記錄實驗記錄.拉力拉力F(N)510152025伸長量伸長量x(cm)1.63.24.86.48.0請在圖乙中作出請在圖乙中作出Fx圖象，由圖象可求得該橡皮筋圖象，由圖象可求得該橡皮筋的勁度系數(shù)的勁度系數(shù)k_N/m.(4)這種橡皮筋的楊氏模量這種橡皮筋的楊氏模量Y_.(保留一位保留一位有效數(shù)字有效數(shù)字)【解析解析】(1)由題意將公式由題意將公式kYS/L整理得整理得YkL/S，將各已知量的國際單位代入并整理可知將各已知量的國際單位代入并整理可知Y的單位為的單位為Pa(1 N/m21 Pa)(2)20.00 cm準確到毫米，故測量工具為毫米刻度尺，準確到毫米，故測量工具為毫米刻度尺，而數(shù)據(jù)而數(shù)據(jù)4.000 mm數(shù)據(jù)準確到數(shù)據(jù)準確到1/100 mm，估讀到，估讀到1/1000 mm，必為螺旋測微器，必為螺旋測微器(又名千分尺又名千分尺)(3)圖象的斜率為橡皮筋的勁度系數(shù)，約圖象的斜率為橡皮筋的勁度系數(shù)，約3.1102 N/m.(4)代入題述公式有代入題述公式有Y5106 Pa.