3.2.2 实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系（课件PPT）- 【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第2课时　实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 一、本版教材实验理清楚 实验目的 1．探究弹簧弹力与形变量间的关系。 2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 3．学会根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数。 实验器材 轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸。　　 实验设计 1．实验原理 将已知质量的钩码悬挂于弹簧上，由二力平衡知，弹簧对钩码的弹力(F)大小等于钩码所受的重力的大小。 2．实验设计 (1)改变弹力的方法：通过改变悬挂钩码的个数来改变弹簧弹力的大小。 实验步骤 1．按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码的质量。 3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格。 弹簧原长l0＝________cm。   1 2 3 4 5 6 7 钩码质量m/g               弹簧弹力F/N               弹簧长度l/cm               弹簧伸长量x/cm               实验结论 1．弹簧的弹力随伸长量的增大而增大。 2．在误差允许的范围内，弹簧的弹力大小与伸长量成正比。 误差分析   产生原因 减小方法 偶然误差 读数、作图误差 (1)多组测量 (2)所挂钩码的质量差适当大些 系统误差 弹簧自重 选择轻质弹簧 注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描绘的点尽可能稀一些，这样作出的图像更精确。 3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于静止状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。 5．记录数据时要注意弹力与弹簧形变量的对应关系及单位。 二、他版教材实验多融通 (一)人教版教材实验方案　 [差异解读] 1．刻度尺的零点和弹簧的悬点对齐，测量长度更加方便。 2．弹簧的伸长量仍等于两次弹簧的长度之差。 (二)粤教版教材实验方案　 [差异解读] 1．实验方案与人教版相同。 2．弹簧下端加了指针，读数更加精确。 (三)教科版教材实验方案　 　 [差异解读] 1．实验方案与人教版相同。 2．钩码的质量为确定值，能进一步减小误差，但对器材的选择难度增加。 [典例]　(1)在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中，以下说法正确的是________。 A．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 B．在悬挂钩码时，可以任意增加钩码的个数 C．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静止 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 实验基本操作 (2)某同学做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验，他先把弹簧水平放置在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长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，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是选项图中的________。 [解析]　(1)弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长，故A错误；在悬挂钩码时，在不超出量程的前提下可以任意增加钩码的个数，故B错误；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，使钩码所受的重力等于弹簧的弹力，要待钩码静止时再读数，故C正确；弹簧所受拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不同，故D错误。(2)实验中用纵轴表示弹簧的伸长量x，横轴表示弹簧的拉力F(即所挂钩码受到的重力大小)，由胡克定律F＝kx可知，不考虑弹簧自身重力时图像过原点；如果考虑弹簧自身的重力，弹簧不挂钩码时伸长量已经不为零，故A、C、D错误，B正确。 [答案]　(1)C　(2)B 解答本题关键： (1)明确实验原理，知道弹簧伸长量、原长和长度间的关系，明确弹簧的劲度系数由弹簧本身决定。 (2)弄清x-F图像的意义，需要注意弹簧的水平放置与竖直放置对横、纵坐标的影响。　 [典例]　某同学探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系。 (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________方向(填“水平”或“竖直”)。 (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，弹簧长度记为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。数据如下表。 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为__________。