山東省冠縣武訓(xùn)高級(jí)中學(xué)高三物理總復(fù)習(xí) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系課件

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)( (一一) ) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 鐵架臺(tái)、輕質(zhì)彈簧一根、鉤碼若干、毫米刻度尺、鐵架臺(tái)、輕質(zhì)彈簧一根、鉤碼若干、毫米刻度尺、重錘、坐標(biāo)紙、三角板。重錘、坐標(biāo)紙、三角板。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1.探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系。探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系。2.2.掌握利用圖象研究?jī)蓚€(gè)物理量之間關(guān)系的方法。掌握利用圖象研究?jī)蓚€(gè)物理量之間關(guān)系的方法。2.2.用刻度尺測(cè)出彈簧在不同鉤碼拉用刻度尺測(cè)出彈簧在不同鉤碼拉力下的伸長(zhǎng)量力下的伸長(zhǎng)量x x，以縱坐標(biāo)表示彈力，以縱坐標(biāo)表示彈力大小大小F F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量，以橫坐標(biāo)表示彈簧的伸長(zhǎng)量x x，建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中描出各點(diǎn)(x(x，F(xiàn))F)，用平，用平滑的曲線連結(jié)起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，探知滑的曲線連結(jié)起來，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，探知彈力大小與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。彈力大小與伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系。1.1.在彈簧下端懸掛鉤碼，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)在彈簧下端懸掛鉤碼，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.1.如圖所示，將鐵架臺(tái)放于桌面上如圖所示，將鐵架臺(tái)放于桌面上( (固定好固定好) )，將彈簧的，將彈簧的一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺一端固定于鐵架臺(tái)的橫梁上，在挨近彈簧處將刻度尺( (最小分度為最小分度為mm)mm)固定于鐵架臺(tái)上，并用重錘線檢查刻固定于鐵架臺(tái)上，并用重錘線檢查刻度尺是否豎直。度尺是否豎直。2.2.記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對(duì)應(yīng)的刻度L L0 0。3.3.在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧在彈簧下端掛上一個(gè)鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度下端所對(duì)應(yīng)的刻度L L1 1。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟4.4.用上面方法，記下彈簧下端掛用上面方法，記下彈簧下端掛2 2個(gè)、個(gè)、3 3個(gè)、個(gè)、4 4個(gè)個(gè)鉤碼鉤碼時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度時(shí)，彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度L L2 2、L L3 3、L L4 4，并將所得，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中。數(shù)據(jù)記錄在表格中。5.5.用用x xn nL Ln nL L0 0計(jì)算出彈簧掛計(jì)算出彈簧掛1 1個(gè)、個(gè)、2 2個(gè)、個(gè)、3 3個(gè)個(gè)鉤碼時(shí)彈鉤碼時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎祷傻纳扉L(zhǎng)量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸 g，計(jì)算出所，計(jì)算出所掛鉤碼的總重量，這個(gè)總重量就是彈簧彈力的大小，掛鉤碼的總重量，這個(gè)總重量就是彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格。將所得數(shù)據(jù)填入表格。鉤碼個(gè)數(shù)1234567拉力F/N總長(zhǎng)L/cm伸長(zhǎng)量X/cm四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟6.6.在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，以彈力為縱坐標(biāo)，彈簧伸長(zhǎng)在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，以彈力為縱坐標(biāo)，彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，描出每一組數(shù)據(jù)量為橫坐標(biāo)，描出每一組數(shù)據(jù)( (x x, ,F F) )所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。7.7.根據(jù)所描各點(diǎn)的分布與走向，作出一條平滑的曲線根據(jù)所描各點(diǎn)的分布與走向，作出一條平滑的曲線( (不能畫成折線不能畫成折線) )。8.8.以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，彈力大小為因變量，寫出曲線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如線所代表的函數(shù)。首先嘗試寫成一次函數(shù)的形式，如果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。果不行，寫成二次函數(shù)的形式或其他形式。9.9.研究并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。研究并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。鉤碼個(gè)數(shù)1234567拉力F/N總長(zhǎng)L/cm伸長(zhǎng)量X/cm1.1.安裝時(shí)，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。安裝時(shí)，要保持刻度尺豎直并靠近彈簧。2.2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡量選擇長(zhǎng)度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡量選擇長(zhǎng)度較大、匝數(shù)較多，但軟硬程度度( (勁度系數(shù)勁度系數(shù)) )適中的彈簧，以每掛一個(gè)鉤碼適中的彈簧，以每掛一個(gè)鉤碼(20 g)(20 g)彈彈簧伸長(zhǎng)量增大簧伸長(zhǎng)量增大1 12 cm2 cm為宜。為宜。3.3.讀取彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度時(shí)，要用三角板，并且視讀取彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度時(shí)，要用三角板，并且視線垂直于刻度，力求讀數(shù)準(zhǔn)確，并且要等鉤碼靜止時(shí)，線垂直于刻度，力求讀數(shù)準(zhǔn)確，并且要等鉤碼靜止時(shí)，再讀數(shù)。再讀數(shù)。4.4.實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼時(shí)注意不要太多，以免彈簧被過分拉實(shí)驗(yàn)中懸掛鉤碼時(shí)注意不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度。伸，超過彈簧的彈性限度。5.5.要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。6.6.建立坐標(biāo)系時(shí)，要選擇合適標(biāo)度，以使所畫曲線占據(jù)建立坐標(biāo)系時(shí)，要選擇合適標(biāo)度，以使所畫曲線占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙。整個(gè)坐標(biāo)紙。7.7.畫圖線時(shí)，不一定要讓所有點(diǎn)都正好在曲線上，但應(yīng)畫圖線時(shí)，不一定要讓所有點(diǎn)都正好在曲線上，但應(yīng)注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)大致相同，偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍棄。注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)大致相同，偏離太遠(yuǎn)的點(diǎn)要舍棄。五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)六、誤差分析六、誤差分析 本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自以下兩個(gè)方面：本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來自以下兩個(gè)方面：1.1.彈簧的長(zhǎng)度測(cè)量不精確。彈簧的長(zhǎng)度測(cè)量不精確。2.2.描點(diǎn)、畫圖不精確。描點(diǎn)、畫圖不精確。在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問題，要特別注意：在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問題，要特別注意：圖線斜率的意義圖線斜率的意義( (或曲線切線斜率的意義或曲線切線斜率的意義) )； 圖線與縱軸、橫軸交點(diǎn)的物理意義。圖線與縱軸、橫軸交點(diǎn)的物理意義?！纠纠? 1】在】在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是以下說法正確的是( ( ) )A.A.彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度B.B.用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧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)位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.C.用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量D.D.用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等得出拉力與伸長(zhǎng)量之比相等A B熱點(diǎn)一熱點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作的考查實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作的考查【例【例2 2】下表是某同學(xué)為】下表是某同學(xué)為“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系系”所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)：所測(cè)的幾組數(shù)據(jù)：(1)(1)請(qǐng)你在圖請(qǐng)你在圖2-3-32-3-3中的坐標(biāo)紙上作中的坐標(biāo)紙上作出出F-xF-x圖線；圖線；(2)(2)寫出圖線所代表的函數(shù)式寫出圖線所代表的函數(shù)式( (x x用用m m為單位為單位) )：_；(3)(3)寫出函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義寫出函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 _。(4)(4)若彈簧的原長(zhǎng)為若彈簧的原長(zhǎng)為40 cm40 cm，并且以彈簧的總長(zhǎng)度，并且以彈簧的總長(zhǎng)度L L為為自變量，寫出函數(shù)表達(dá)式自變量，寫出函數(shù)表達(dá)式(N(N和和m m為單位為單位) )：_。 圖圖2-3-3F F=20=20 x x該彈簧每伸長(zhǎng)該彈簧每伸長(zhǎng)( (或壓縮或壓縮)1 m)1 m，其彈力增加，其彈力增加20 N20 NF F=20(=20(L L-0.4)-0.4)彈力F/N0.5 1.01.52.02.5彈簧的伸長(zhǎng)x/cm 2.6 5.07.29.8 12.4熱點(diǎn)二熱點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理記錄數(shù)據(jù)組123456鉤碼總質(zhì)量(g)0306090120150彈簧總長(zhǎng)(cm) 6.00 7.118.209.3110.4011.52(1)在圖坐標(biāo)系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長(zhǎng)度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖線(2)由圖線求得該彈簧的勁度系數(shù)k_ N/m.(保留兩位有效數(shù)字)【例【例3 3】用金屬制成的線材】用金屬制成的線材( (如鋼絲、鋼筋如鋼絲、鋼筋) )受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，十受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，十七世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)七世紀(jì)英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)它的伸長(zhǎng)與拉力成正比，這就是著名的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為它的伸長(zhǎng)與拉力成正比，這就是著名的胡克定律。這一發(fā)現(xiàn)為后人對(duì)材料的研究奠定了重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)有一根用新材料制成的后人對(duì)材料的研究奠定了重要基礎(chǔ)。現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長(zhǎng)為金屬桿，長(zhǎng)為4 m4 m，橫截面積為，橫截面積為0.8 cm0.8 cm2 2，設(shè)計(jì)要求它受到拉力，設(shè)計(jì)要求它受到拉力后的伸長(zhǎng)不超過原長(zhǎng)的后的伸長(zhǎng)不超過原長(zhǎng)的1/1 0001/1 000，問最大拉力多大？由于這一拉，問最大拉力多大？由于這一拉力很大，桿又較長(zhǎng)，直接測(cè)試有困難，選用同種材料制成樣品力很大，桿又較長(zhǎng)，直接測(cè)試有困難，選用同種材料制成樣品進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下：進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下： (1)(1)測(cè)得結(jié)果表明線材受拉力作用后，其伸長(zhǎng)與材料的測(cè)得結(jié)果表明線材受拉力作用后，其伸長(zhǎng)與材料的長(zhǎng)度成長(zhǎng)度成_，與材料的截面積成，與材料的截面積成_。 (2)(2)上述金屬細(xì)桿承受的最大拉力為上述金屬細(xì)桿承受的最大拉力為 _N_N。熱點(diǎn)三熱點(diǎn)三 拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)正比正比反比反比1.01.010104 40.08 cm0.06 cm0.04 cm0.02 cm0.10 cm1 m0.32 cm0.24 cm0.16 cm0.08 cm0.05 cm2 m0.16 cm0.12 cm0.08 cm0.04 cm0.05 cm1 m1 000 N750 N500 N250 N截面積長(zhǎng)度伸長(zhǎng)量拉力sFlkx 2008年高考理綜北京卷年高考理綜北京卷21（2） 21、（、（2）（）（14分）某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧分）某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系伸長(zhǎng)的關(guān)系 ,并測(cè)彈簧的勁度系數(shù)并測(cè)彈簧的勁度系數(shù)k。做法是先將待測(cè)。做法是先將待測(cè)彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米彈簧的一端固定在鐵架臺(tái)上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的恰好落在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值記作刻度數(shù)值記作L0 , 彈簧下端掛一個(gè)彈簧下端掛一個(gè)50g的砝碼時(shí)的砝碼時(shí) , 指針指針714指示的刻度數(shù)值記作指示的刻度數(shù)值記作L1;彈簧下端掛兩個(gè)彈簧下端掛兩個(gè)50g的的砝碼時(shí)砝碼時(shí),指針指示的刻指針指示的刻度數(shù)值記作度數(shù)值記作L2 , ；掛七個(gè)掛七個(gè)50g的砝碼時(shí)，的砝碼時(shí)，指針指示的刻度數(shù)值指針指示的刻度數(shù)值記作記作L7。代表符號(hào)L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.11402513626.90cm,6.90cm,7.00cm,dLLdLLdLL 444321 )dddd(1.75cm