专题二 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系—2021年高考总复习物理学科配套课件 (共35张PPT)

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系 * 实验准备 实验目的 (1)探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系. (2)学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法. 实验原理 (1)如图 S2-1 所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时 弹簧产生的弹力与钩码重力大小相等. 图 S2-1 实验器材 轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、重垂线、 坐标纸、三角板等. 实验过程 实验步骤 铁架台 弹簧 刻度尺 竖直 (1)如图 S2-2 所示，将__________放在桌面上(固定好)，将 ________ 的 一端 固定 在铁 架台 的横 梁上 ，在 接 近 弹 簧 处将 __________(最小分度为 1 mm )固定于铁架台上，并检查刻度尺 是否________. 图 S2-2 (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，记下静止时弹簧所对应的刻 度 L1. (4) 用上面的方法，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. 钩码个数 刻度 伸长量 x 弹力 F 0 L0＝ 0 0 1 L1＝ x1＝L1－L0 F1＝ 2 L2＝ x2＝L2－L0 F2＝ 3 L3＝ x3＝L3－L0 F3＝ … … … … 6 L6＝ x6＝L6－L0 F6＝ 数据处理 Ln－L0 (1)用 xn＝__________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，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得 数据填入表格. (2)以伸长量 x 为横轴、弹力 F 为纵轴建立坐标系，要注意 标上坐标轴表示的物理量及单位. (3) 在坐标轴上选择合适的标度( 能使数据布满整个坐标 系)，并将以上数据描点表示在图象中，描点时要留下痕迹. (4)将以上描点连线.要让尽可能多的点落在同一直线上，让 其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃. (5)这就是弹簧弹力的 F-x 图象，如果图象在误差范围内是 一条________的倾斜直线，那么说明弹簧弹力与弹簧的伸长量 成正比. 过原点 实验分析 注意事项 用毫米刻度尺 (1)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时 的长度不一样.量取 L0 时，应将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹 上，让其自然下垂，再________________量得自然状态下的原 长，否则图象将不过原点. (2)只有在__________内，弹簧的______才与弹簧的_______ 成正比.所以在弹簧下挂钩码时，注意不要使弹簧所受拉力超过 其弹性限度. 弹性限度 弹力 伸长量 (3)若用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实 验误差，依据实验数据描成的点不完全在一条直线上.这时所作 直线应尽量多地通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分 布在所作直线的两侧.明显与其他相差很远的点应该舍去. (4)如果实验中不用弹簧的伸长量而用弹簧的总长，得到的 图象将不过原点. 误差分析 (1)本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差. (2)弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响. (3)为了减小误差，要尽量多测几组数据. 【基础检测】 1.(多选)如图 S2-3 甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上， 传感器与电脑相连.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形变量与弹簧产生的弹力大小的关系 ) 图象，如图乙所示.则下列判断正确的是( 图 S2-3 A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比 B.弹力增加量与对应的弹簧长度成正比 C.该弹簧的劲度系数是 200 N/m D.该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变 答案：CD 2.(2019 年乌鲁木齐期末)如图 S2-4 甲所示，用铁架台、弹 簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧 弹力与弹簧伸长长度的关系实验. 甲 丙 乙 图 S2-4 (1)实验中还需要的测量工具有：________. (2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量 m， 横轴是弹簧的形变量 x，由图可知：图线不通过原点的原因是 由于______________；弹簧的劲度系数 k＝________N/m(结果 保留 2 位有效数字，重力加速度 g 取 9.8 m/s2). (3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧 a 和 b，画出弹 ) 簧弹力 F 与弹簧长度 L 的 F-L 图象，下列正确的是( A.a 的原长比 b 的长 B.a 的劲度系数比 b 的大 C.a 的劲度系数比 b 的小 D.弹力与弹簧长度成正比