第三章 实验 探究弹簧弹力与形变的关系-【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（教科版）

实验　探究弹簧弹力与形变的关系 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.列表法:将测得的F、x的实验数据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。 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,过这些点作出F-x图像,结果为一条过坐标原点的直线,图线斜率表示弹簧的劲度系数。 物理 3.函数法:弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系,将所测某组数据代入,可得到F与x的函数关系,其比例系数k为弹簧的劲度系数。 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出不挂钩码时弹簧的长度 物理 三、注意事项 1.竖直:要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 2.适当:弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。 3.数据:尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响,且要尽量多测几组数据。 4.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。 5.作图:先描点,然后将这些点拟合成一条直线,不要画折线。 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:　　　　。  答案:(1)刻度尺 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。 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:  　。  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) 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。 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A　　　　　　FG。  物理 答案:(3)CEBD 解析:(3)根据完成实验的合理性可知先后顺序为 ACEBDFG。 物理 类型二　数据处理与误差分析 [例2] 某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。 (1)将弹簧自然悬挂在铁架台上,将刻度尺竖直固定在弹簧一侧,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,数据如下表所示:  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 42.30 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为　　　　。  物理 解析:(1)测量弹簧不挂砝码盘时的长度,应使弹簧静止;从长度测量数据可知,小数点后第2位为估读数值,该位数字对应毫米刻度的下一位。则此刻度尺的最小分度应为1 mm,故表中L3读数不规范。 答案:(1)静止　L3　1 mm 物理 [例2] 某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。 (2)如图所示是该同学根据表中数据作出的图像,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与　　　　(选填“L0”或“Lx”)的差值。  解析:(2)图线过原点,说明横轴表示的是弹簧挂砝码盘状态的形变量,即弹簧长度与Lx的差值。 答案:(2)Lx 物理 [例2] 某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。 (3)由图可知弹簧的劲度系数为　　　 　N/m;通过图像和表可知砝码盘的质量为　　　　g。(结果保留2位有效数字,重力加速度g取9.8 m/s2)  物理 答案:(3)4.9　10 物理 [例2] 某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。 (4)图线明显偏离直线,可能的