第3章 1 重力与弹力 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册同步导学案配套PPT课件（人教版，多选）

第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 巩固演练 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 一、实验目的 1．探究弹簧弹力与形变量的关系。 2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 二、实验思路 1．弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。用悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是钩码和弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。 2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来得出。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 3．建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹簧弹力与形变量的关系。 三、实验器材 轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸等。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 四、进行实验 1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 2．在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。 3．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。 1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 l/cm x/cm 0 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 五、数据处理与分析 1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图。连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。由实际作出的F­x图像可知，图线为过原点的直线。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 六、误差分析 产生原因 减少方法 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 选轻弹簧 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 七、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尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。 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。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使不在直线上的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。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 实验原理与操作 　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。 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：________。 [解析]　(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和形变量。 刻度尺 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 (2)实验中需要测量的物理量有：_________________________________ ____________________________________。 [解析]　(2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力及与之对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)。 弹簧原长、弹簧所受外力及与之 对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F­x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_______ N/m。图线不过原点是由于___________________。 [解析]　(3)取图像中(0.5，0)和(3.5，6)两个点，代入ΔF＝kΔx可得k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得弹簧不加外力时就有形变量。 200 弹簧自身有重力 返回导航 下页 上页 人教物理　必修　第一册 (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