第3章 1 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-（课件PPT）2023-2024学年高一新教材物理必修第一册【勤径学升·同步练测】（人教版）

第三章　相互作用——力 1.重力与弹力 第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 第三章　相互作用——力 学习目标 1．经历科学探究的过程，探究弹簧伸长量与弹力之间的关系。 2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 3．能根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数。 第三章　相互作用——力 一、实验目的 1．探究弹簧弹力与形变量的关系。 2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法。 二、实验原理 1．弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F＝mg。 自主学习探新知 第三章　相互作用——力 2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0。 3．作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系。 第三章　相互作用——力 三、实验器材 轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，坐标纸。 四、实验步骤 1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。 2．在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1。 3．改变所挂钩码的质量，重复步骤2，记录m2，m3，m4，m5，…和相应的弹簧长度l2，l3，l4，l5，…。 第三章　相互作用——力 4．计算出每次弹簧的伸长量x(x＝l－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格。   1 2 3 4 5 6 7 F/N 0             l/cm               x/cm 0             第三章　相互作用——力 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。 第三章　相互作用——力 第三章　相互作用——力 六、误差分析 1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差，要尽量多测几组数据。 2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧。 第三章　相互作用——力 七、注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。 2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。 3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 第三章　相互作用——力 一、实验原理与操作 [例1]　某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度线与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示。图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝________ cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。 互动探究解疑难 第三章　相互作用——力 已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________ N(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是________，作出F-x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。 第三章　相互作用——力 [解析]　图乙可估读为25.85 cm。挂2个钩码时，弹簧弹力等于钩码的重力，即F2＝2mg＝0.98 N。由于弹簧伸长量等于弹簧现在的长度减去弹簧原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长。 [答案]　25.85　0.98　弹簧原长 第三章　相互作用——力 二、实验数据处理 [例2]　某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在________(选填“水平”或“竖直”)方向。 [解析]　为保证弹簧的形变，只由砝码和砝码盘的重力引起改变，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。 [答案]　竖直 第三章　相互作用——力 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如表所示： 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为________，由表可知所用刻度尺的最小分度值为_______