高中物理　实验二课件 粤教版必修1

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1、实验实验 探究弹力和弹簧伸长的探究弹力和弹簧伸长的关系关系一、实验目的一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长量的定量关系探究弹力和弹簧伸长量的定量关系2学会用图象处理物理量之间关系的方法学会用图象处理物理量之间关系的方法二、实验原理二、实验原理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，弹簧产生的弹力与使它发生簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的形变的拉力在数值上是相等的用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力

2、与挂在弹簧下面的钩码的重力相等下面的钩码的重力相等弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和减去弹簧原来的长度进行计算这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了，即寻求弹簧伸长量之间的定量关系了，即寻求Fkx的关系的关系三、实验器材三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线垂线四、实验步骤四、实验步骤1仪器的安装仪器的安装(1)如图所示，将铁架台放在桌面上如图所示，将铁架台放在桌面上(固

3、定好固定好)，将弹簧的一端固，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直2操作与记录操作与记录(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.(3)在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度应的刻度L1.钩码个数钩码个数刻度刻度伸长量伸长量x弹力弹力F0123 6L0L1L2L3 L6x1L1L0 x2L2L0 x3L3

4、L0 x6L6L0F1F2F3 F6(6)根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标以弹簧的伸长量为横坐标(7)按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括包括直线直线)所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同两侧的点数大致相同(8)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝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，如果不行则考虑二次函数试一次函数，

5、如果不行则考虑二次函数五、注意事项五、注意事项1每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相振动而处于静止状态否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等等2弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度3测量有关长度时，应区别弹簧原长测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长、实际总长l及伸长量及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系三者之间的不同，明确三者之间的关系4建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要建立平面直角坐标系时，两轴上

6、单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小适当，不可过大，也不可过小5描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线. 6记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及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六、误差分析六、误差分析1本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，本实验的误差来源之一是因弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，使弹簧的悬挂端固定，另一端

7、通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度可以提高实验的准确度2弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，测量时尽量精弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度确地测量弹簧的长度3在在Fx坐标系中描点、作图不准确坐标系中描点、作图不准确 利用如图利用如图(甲甲)所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验所所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验所用的钩码每只的质量为用的钩码每只的质量为30 g实验中，先测出不挂钩码时弹簧实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出

8、相应的弹簧总长度，将数据填在表中测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中(弹力始终未超过弹力始终未超过弹性限度，取弹性限度，取g10 m/s2)记录记录数数据据组组123456钩码总质钩码总质量量(g)0306090120150弹簧总长弹簧总长(cm)6.00 7.118.20 9.3110.40 11.52【答案答案】(1)图见解析图见解析(2)27 (1)在在“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，以下说法正确的是实验中，以下说法正确的是_A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置用悬挂钩码

9、的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等伸长量之比相等【解析解析】本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1) 本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变

10、对弹簧的拉力，来探索弹力与弹内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选簧伸长的关系，所以选A、B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选，所以选C.【答案答案】(1)AB(2)C1在在“探究弹力与弹簧伸长量的关系探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，如何保证刻的实验中，如何保证刻度尺竖直度尺竖直()A使用三角板使用三角板B使用重垂线使用重垂线C目测目测 D不用检查不用检查解析：解析：使用重垂线可保证刻度尺竖直，故使用重垂线可保证刻度尺竖直，故B正确正确A、C不准确，不准确，

11、不合题意，不合题意，D是错误的是错误的答案：答案：B2如图所示，弹簧秤不测力时弹簧长如图所示，弹簧秤不测力时弹簧长4 cm，当它两侧各挂一个，当它两侧各挂一个100 g的砝码时，弹簧长的砝码时，弹簧长8 cm，要使弹簧秤的弹簧伸长为，要使弹簧秤的弹簧伸长为12 cm，则应该，则应该()A在右侧再加挂一个在右侧再加挂一个100 g的砝码的砝码B在右侧再加挂一个在右侧再加挂一个200 g的砝码的砝码C在左右两侧各加挂一个在左右两侧各加挂一个100 g的砝码的砝码D在左右两侧各加挂一个在左右两侧各加挂一个200 g的砝码的砝码解析：解析：由题意知，由题意知，100 g砝码产生的拉力能使弹簧伸长砝码产

12、生的拉力能使弹簧伸长4 cm，所，所以要使弹簧长为以要使弹簧长为12 cm只需弹簧上所受的力再增加只需弹簧上所受的力再增加1 N即可，而即可，而A选项，由于系统有加速度，不能实现，故只能选选项，由于系统有加速度，不能实现，故只能选C.答案答案：C3(2010年厦门模拟年厦门模拟)如图如图(甲甲)所示，一个弹簧一端固定在传感器所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压拉力或压力力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图系图象，如图(乙

13、乙)所示则下列判断正确的是所示则下列判断正确的是()A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧的劲度系数是该弹簧的劲度系数是200 N/mD该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变答案：答案：BCDA增挂钩码时增挂钩码时l与与F成正比，而减挂钩码时成正比，而减挂钩码时l与与F不成正比不成正比B当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大钩码时的大C当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长

14、量与减挂当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等钩码时的相等D增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度答案答案：D挂在橡皮绳下挂在橡皮绳下端的钩码个数端的钩码个数橡皮绳下端的坐标橡皮绳下端的坐标(Xi/mm)甲甲乙乙1216.5216.52246.7232.03284.0246.54335.0264.25394.5281.36462.0301.0答案答案：(1)小于小于(2)乙乙(3)63 N/m(5770 N/m之间都对之间都对)(4)见解析见解析6(2010年广东质检年广东质检)17世纪英国物理学家胡克发现：在弹

15、性限度世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律，受此内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律，受此启发，一组同学研究启发，一组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过的探究过程如下：程如下：A有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比B他们准备选用一些他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材线材”作为研究对象，用测

16、距仪、传感器等仪器测量线材的伸长作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设量随拉力变化的规律，以验证假设C通过实验取得如下数据：通过实验取得如下数据：D.同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善补充完善(1)上述科学探究活动中，属于上述科学探究活动中，属于“制定计划制定计划”和和”搜集证据搜集证据”的的环节分别是环节分别是_、_.(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正不足，请给予修正_.(2)他们的假设不是全部正确在弹性限度内，金属丝的伸长量与他们的假设不是全部正确在弹性限度内，金属丝的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝的长度成正拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝的长度成正比比答案答案：(1)BC(2)见解析见解析