第三章 第2节 第2课时 实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册鲁科版(教师用书)

享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2XXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 #第2课时实验：探究弹簧弹力的大小与仲长量的关系 [学业要求与核心素养] 1.经历科学探究的过程，探究弹簧伸长量与弹力之间的关系。 科学探究 2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 3. 能根据F-x、F1图像求出弹簧的劲度系数。 /预习案必备知识·问题导学 /通教材·理知识·重养初成 一、实验原理 1.弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂钩码的重力大 小相等，即F=8 2.弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长1与挂上钩码后弹簧的长度1可以用刻度尺测出， 弹簧的伸长量x=1一lo。 3.作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸 长量的关系。 二、实验器材 铁架台、毫米刻度尺（米尺）、轻弹簧、钩码（一盒）、三角板、铅笔、坐标纸等。 三、实验步骤 1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长 度1。，即原长。 2.在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度，记录m和4。 3.改变所挂钩码的质量，重复步骤2，记录2，m,m4,m5,…和相应的弹簧长度12， 3,4,5,…。 4.计算出每次弹簧的伸长量xx=1一1)和弹簧受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表 格。 2 3 5 6 7 F/N l/cm x/cm 0 四、数据处理 1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力) 为纵坐标，以弹簧的仲长量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，如图所示。 ◆独家授权侵权必究 享学科网书城圆 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2XXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 2.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数 即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据Fx图线的斜率求解，k=△F△x。 3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。 五、误差分析 1.偶然误差：由于读数和作图不准确产生的误差。为了减小偶然误差要尽量多测几组数 据。 2.系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应 使用较轻的弹簧。 六、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,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，刻度尺要保特竖直并 靠近弹簧，以免增大误差。 3.描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在 曲线的两侧。 4,记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 丫探究案关键能力·互动探究 /折考点·桥规律·素养是开 一、实验原理与操作 例①某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在 (选填“水平”或“竖直”)方向。 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧 时，长度记为Lo:弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为 L:在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表： 代表符号 Lo L L La L La Ls Ls 数值/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 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 (③)如图所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与 (选填“L0”或Lx"的差值。 ·独家授权侵权必究 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xxk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 tm/×10-kg 70 50 20 1 02468101214x(×10-m) [解析](1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均 应在竖直方向。 (2)弹簧静止时，记录原长L。:表中的数据L与其他数据有效数字位数不同，所以数据 L不规范，标准数据应读至厘米位的后两位，最后一位应为估计值，精确至mm位，所以刻 度尺的最小分度为1mm。 (3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0， 所以x=L一L。 [答案](1)竖直(2)静止L31mm(3)L 二、实验数据处理 例2 一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”实验所测几组数据见下 表，请你根据表中数据作出分析。 弹力FN 0.5 1.0 1.5 2.0 弹簧原来长度Lw/cm 15.0 15.0 150 15.0 弹簧后来长度L/cm 16.0 17.1 17.9 19.0 弹簧伸长量x/cm (1)算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在表中的空格内。 (2)在坐标图上作出F-x图线。 FIN 2.5 2.0日