第三章 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-(配套课件) 2021-2022学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记(人教版)(京津鲁琼辽粤浙渝鄂冀湘云晋皖黑吉桂)

实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 第三章　相互作用——力 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系. 2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据. 3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数. 【学习目标】 【内容索引】 明确原理提炼方法 精析典题提升能力 课时 对点练 3 MINGQUEYUANLI　TILIANFANGFA 明确原理　提炼方法 1 一、实验原理 1.如图1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 图1 2.弹簧的长度可用 直接测出，伸长量可以由伸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. 刻度尺 二、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸. 三、实验步骤 1.按实验原理图安装实验装置，记下弹簧 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. 自由下垂 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＝ 表示弹簧的伸长量.   1 2 3 4 5 6 7 F/N 0             l/cm               x/cm 0             l－l0 1.建立如图2所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧伸长量x为横轴，根据测量数据在坐标纸上描点，作出F－x图像. 2.以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数. 四、数据处理 图2 3.得出弹簧弹力和伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义. 五、注意事项 1.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响. 2.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度. 3.测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系.为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上. 4.记录数据时要注意弹力与形变量的对应关系及单位. 5.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，偏离太大的点应舍去，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线. 返回 JINGXIDIANTI　 TISHENGNENGLI 精析典题　提升能力 2 例1　某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验. 一、实验原理及操作 解析　由题图乙标尺刻度可知示数l2＝14.66 cm，所以弹簧的伸长量为Δl＝l2－l1＝6.93 cm. (1)图3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，此时弹簧的伸长量为______cm. 6.93 图3 (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 A 解析　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)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量x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__________________________ ______. 弹簧形变量超出弹簧的弹性 解析　由题图丙知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，导致弹簧形变量超出弹簧的弹性限度. 限度 例2　某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验时，设计了如图4甲所示的实验装置，将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将毫米刻度尺固定在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上.他先 二、实验数据的处理 图4 测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，测出弹簧相应的总长度.每个钩码的质量都是10 g.实验数据见下表.(g取10 N/kg) 钩码质量m/g 0 10 20 30 40 50 弹簧总长度l/cm 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 弹力大小F/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (1)关于本实验，下列说法正确的是________. A.悬挂钩码时，应在钩码静止后再读数 B.应在弹簧的弹性限度范围内进行测量 C.在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态 D.在测量弹簧原长时，应将弹簧平放在水平桌面上，使其自然伸长，并 测出其长度 A