第三章 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系-【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（粤教版）

实验　探究弹簧弹力与形变量的关系 物理 实验探究 科学处理 迁移研析 物理 实验探究 一、实验原理 弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长量越大,弹力也就越大. 二、实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸. 三、实验步骤 1.安装实验仪器. 物理 2.测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表记 录,要尽可能多测几组数据. 3.根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标. 4.按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同. 5.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数. 物理 科学处理 一、实验数据处理方法 1.列表法 将测得的F,x填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的. 实验 次数 钩码的重力G/N 弹簧的长度L/cm 弹簧的伸长量x/cm 弹力的大小F/N 物理 2.图像法 以弹簧伸长量x为横坐标,弹力F为纵坐标,描出F,x各组数据相应的点,作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线. 3.函数法 弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系. 物理 二、注意事项 1.不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过弹簧的弹性限度. 2.尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据. 3.观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点. 4.统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位. 三、误差分析 1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差. 2.画图时描点及连线不准确也会带来误差. 物理 迁移研析 类型一　实验原理与探究过程 [例1] 如图所示,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)为完成该实验,设计实验步骤如下: A.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; B.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; C.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0; D.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与伸长量的关系式,首先尝试写成一次函数,如果不行,则考虑二次函数; E.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; 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起来:A　 　　FG.  物理 解析:(3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为ACEBDFG. 答案:(3)CEBD 物理 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 某同学探究弹簧弹力与形变量的关系. (1)将弹簧悬挂在铁架台上,将刻度尺固定在弹簧的一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在　　　 　(选填“水平”或“竖直”)方向.  解析:(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生,弹簧的轴线和刻度尺均应在竖直方向. 答案:(1)竖直　 物理 [例2] 某同学探究弹簧弹力与形变量的关系. (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。数据如下表所示.  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　 　　　.  代表符号 L0 Lx L1 L2 数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 代表符号 L3 L4 L5 L6 数值(cm) 33.4 35.35 37.40 39.30 物理 解析:(2)弹簧静