第三章 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习教学课件ppt（新教材，粤教版）

实验　探究弹簧弹力与形变量的关系 探究·必备知识 物理 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;在弹性限度内,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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 三、实验步骤 1.安装实验仪器. 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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 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.按照在坐标纸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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 归纳·科学思维 物理 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 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 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,作出的拟合曲线应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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 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. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 突破·关键能力 物理 类型一　实验原理与探究过程 [例1] 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. (1)为完成实验,还需要的实验器材有:　　　　.  刻度尺 解析:(1)实验需要测量弹簧的长度,故还需要的实验器材有刻度尺. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 (2)实验中需要直接测量的物理量有:   　.  弹簧原长和挂不同个数钩码时弹簧的长度 解析:(2)为了测量弹簧的形变量,实验中还应测量弹簧原长和挂不同个数钩码时弹簧的长度. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 (3)某次测量刻度尺示数如图乙所示,读数为　　　   cm.  7.15 解析:(3)刻度尺分度值是1 mm,读数为7.15 cm. (7.14～7.16均可) 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 (4)如图丙所示是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图像,由此可求出弹簧的劲度系数为　　　　 N/m,图像不过原点的原因是　 　 .  200 弹簧自身存在重力 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 F=200x (5)分析图像,总结弹簧弹力F跟弹簧伸长量x之间的关系式为　　　　　　　.  解析:(5)总结弹簧弹力F跟弹簧伸长量x之间的关系式为F=kx=200x. 探究·必备知识 归纳·科学思维 突破·关键能力 (6)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,然后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,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; E.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; F.解释函数表达式中常数的物理意义