3.1 重力与弹力-实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第三章 相互作用——力 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 导入新课 用手拉弹簧，弹簧会伸长，用力越大，弹簧伸长也越大； 手放开弹簧，弹簧立即恢复原状。 实验：把相同质量的钩码挂在不同的弹簧上，观察现象。 导入新课 弹簧中弹力的大小与哪些因素有关？ 把相同质量的钩码挂在不同的弹簧上， 弹簧的伸长量不同； 导入新课 　　通过前面的学习我们了解了弹力的产生条件以及它的方向特点，今天我们通过实验进一步认识弹力的大小——对同一弹簧而言，弹簧形变产生的弹力与弹簧形变量具体有什么定量关系？ 【创设情景，提出问题】 1、采用什么方法给弹簧施力？弹力的大小如何确定？ 2、什么是弹簧的伸长量？如何测量？ 3、需要测量那些数据？如何记录数据？   4、弹簧能否被过分拉伸？ 利用实验室提供的实验器材完成实验时，思考下列问题： 探究弹簧弹力与形变量的关系 1、测弹力大小的方法： 用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力； 根据二力平衡条件，当钩码平衡时，弹簧产生的弹力和钩码的重力大小相等。 mg F 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 2、测弹簧伸长量： 用直尺测量弹簧未挂钩码时的长度l0 与挂钩码时的长度l； 计算两者之差，就是弹簧的伸长量， x＝l－l0。 l0 l 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 3、实验需要测量的数据及记录方法： 弹簧的原长 l0和每次所挂钩码对应的弹簧的长度 l。 数据可用表格记录，也可用“有序实数对”记录。 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 4、注意： 加在弹簧上的拉力不能太大，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。 【制订方案，设计实验】 设计实验时，思考以下问题： 1、根据实验室提供的仪器，采用什么实验方法？ 　 如何安装仪器？  2、主要的实验步骤有哪些？ 3、在测量和数据处理中可能产生哪些误差？ 　 如何减小或者避免这些误差？ 探究弹簧弹力与形变量的关系 1、实验方法： 将弹簧上端固定在铁架台的支架上； 下端挂上钩码静止时，弹力大小等于重 物受的重力，以此测量弹力的大小F； 从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量 x（或总长度）。 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时 所对应的刻度尺刻度l0； 在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的 总长度 l 并记下钩码的重力； 增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F 表示弹力，l 表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量。 数据处理，得出结论。 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 实 验 步 骤 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 3、误差分析： 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差。 由于弹簧自身的重力的影响，当未放重物时， 弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长 量，也会有一定的影响。 思考：实验操作过程中有哪些注意事项？ 探究弹簧弹力与形变量的关系 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。 每次所挂钩码的质量差尽量大一些。 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。 【分组实验，采集数据】 将所测得的数据记录下来： 1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 l/cm x/cm 0 探究弹簧弹力与形变量的关系 【分析论证、得出结论】 表格中数据转化为“有序实数对”有什么规律？ 如何才能更直观的发现这些“有序实数对”的规律？ 各物理量的单位要如何统一？ 如何根据实验数据画出实验图像？ 猜测图像中F-x的函数关系，函数关系中 常数的单位是什么？ 探究弹簧弹力与形变量的关系 图像法： 以弹力为纵坐标，弹簧的伸长量为 横坐标，建立平面直角坐标系；  根据所测数据，在坐标纸上描点； 按照图中各点的分布，作出一条平滑的曲线，所画点不一定正好在这条曲线上，但要使曲线两侧的点数大致相同。 探究弹簧弹力与形变量的关系 要点解读 实验结论：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即F=kx； k 称为弹簧的劲度系数，单位是N/m，不同的弹簧劲度系数是不同的。  探究弹簧弹力与形变量的关系 最早由英国科学家胡克发现 —— 胡克定律 要点解读 探究弹簧弹力与形变量的关系 6.93 14.66 cm 例1、某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。 （1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针 所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm； 图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所 指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量 Δl 为________cm。 （2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是___