第3章 实验 探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第一册同步全程学习课件PPT（鲁科版）

实验　探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 物理 实验探究 科学处理 迁移研析 物理 实验探究 物理 科学处理 一、数据处理 1.根据测得的数据,以弹力F为纵轴,弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系,根据表中所测数据在坐标纸上描点;按照坐标图中各点的分布与走向,尝试作出弹力F随弹簧伸长量x变化的关系图线。结果可知,在弹性限度内,图线为一条直线。 物理 二、误差分析 项目 产生原因 减小方法 偶然 误差 读数、作图误差 (1)多次测量; (2)所挂钩码的质量差适当大些 系统 误差 弹簧自重 选轻弹簧或悬挂后测量不挂钩码时弹簧长度 物理 三、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.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点间距尽可能大一些,这样作出的图线准确。 3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量,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及弹簧伸长量的对应关系及单位。 6.尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。 物理 迁移研析 类型一　实验原理及实验操作 [例1] 如图甲所示,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量的关系。 (1)为完成实验,还需要的实验器材有　 。  解析:(1)实验过程中需要测量弹簧的长度或伸长量,因此实验器材还需要有刻度尺。 答案:(1)刻度尺 物理 [例1] 如图甲所示,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量的关系。 (2)实验中需要测量的物理量有 　 。 解析:(2)为了测量弹簧的伸长量,实验中应测量弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的长度。 答案:(2)弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度) 物理 [例1] 如图甲所示,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量的关系。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线,由此可求出弹簧劲度系数为 　　　 　N/m。当伸长量超过3.5 cm后,图线明显偏离直线,可能的原因是　 。 答案:(3)200　超过了弹簧的弹性限度 物理 [例1] 如图甲所示,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量的关系。 (4)为完成该实验,设计的实验步骤如下: A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来; B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0; C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺; D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码,并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,并记录在表格内,然后取下钩码; E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数; F.解释函数表达式中常数的物理意义; G.整理仪器。 请将以上步骤按操作的先后顺序排列:　 。 物理 答案:(4)CBDAEFG 解析:(4)实验中要先组装器材,然后进行实验,最后数据处理,分析解释表达式,最后整理仪器,先后顺序为CBDAEFG。 物理 类型二　实验数据处理 [例2] 某同学用图甲所示的装置探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线后,发现图线不过原 点。你认为造成这种结果的原因是　 。 答案:(1)弹簧自身重力的影响 解析:(1)由于弹簧自身的重力的因素,使得在外力为零的情况下弹簧有了一定的伸长量,导致图像不过原点。 物理 [例2] 某同学用图甲所示的装置探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。 (2)该同学找到原因后,进行了改进,采用图乙所示的装置,选择较光滑的水平桌面,滑轮涂上润滑油。实验数据记录如下: 钩码数量(个)(一个钩码10 g) 弹簧长度(cm) 弹簧形变量(cm) 0 25.35 0 1 27.35 2.00 2 29.36 4.01 3 31.35 6.00 4 33.35 8.00 5 35.34 9.99 6 37.35 12.00 请根据表中数据完成作图,纵轴是钩码重力,横轴是弹簧伸长量。(重力加速度取10 m/s2) 物理 答案:(2)图见解析 解析:(2)根据数据描点连线得图像如图所示。 物理 [例2] 某同学用图甲所示的装置探究在弹性限度内弹簧弹力与弹