第三章 第1节 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系（课件）-2020-2021新教材高一物理必修第一册【创新设计】同步学考笔记（人教版）

* @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系。 2.学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法。 1.科学探究 能提出弹力与形变量关系的猜想假设，并设计实验方案，定量探究弹力与形变量之间的关系，验证假设。 2.关键能力 实验探究能力 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 一、实验目的 1.探究弹簧弹力与形变量的关系。 2.学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 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。 2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 三、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。 四、实验步骤 1.按实验原理图安装实验装置，记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度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。   1 2 3 4 5 6 7 F/N 0             l/cm               x/cm 0             * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 五、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。 2.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F－x图线的斜率求解，即k＝eq \f(ΔF,Δx)。 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 六、误差分析 1.由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差。 2.由于弹簧自身重力的影响造成误差，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，这样在作图线时，图线在x轴有一截距。 3.描点、作图不准确也会引起误差，所以每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标纸上描的点尽可能分散，这样作出的图线更精确。 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 [例1] 某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。 探究 科学探究之实验操作 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm。 (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________。(填选项前的字母) A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重量 B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重量 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________________________。 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 解析　(1)由题图乙标尺刻度可知示数l2＝14.66 cm，所以弹簧伸长量为Δl＝l2－l1＝6.93 cm。 (2)为防止弹簧超出弹性限度，应逐渐增加钩码的重量，故选项A正确。 (3)由图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系，主要原因是钩码重力过大，导致弹簧形变超出弹簧的弹性限度。 答案　(1)6.93　(2)A　(3)弹簧形变超出弹簧的弹性限度 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 [针对训练1] “探究弹簧弹力和伸长量的关系”的实验： (1)(多选)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.用直尺测得的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，得出拉力与弹簧的伸长量之比相等 * @《创新设计》 典例探究分析 实验基础梳理 (2)某同学先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用刻度尺测出弹簧的原长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。这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图