2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 课件PPT

高中物理·必修1·沪科版第3章力与相互作用3.2弹力（二） 312探究弹力与弹簧伸长量之间的关系学会利用图像法处理实验数据能根据F-x、F-l图像求出弹簧的劲度系数 一.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l0，即原长．2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5、……和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、……. 1234567F/N0l/cmx/cm04．计算出每次弹簧的伸长量x(x=l-l0)和弹簧受到的拉力F(F=mg)，并将数据填入表格. 二.数据处理1．建立直角坐标系，以F为纵轴，x为横轴，根据测量数据用描点法作图．连接各点得出F随弹簧伸长量x变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．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．三、误差分析1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差．为了减小误差，要尽量多测几组数据．2.弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差．为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧 四、注意事项1．实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度．2．测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．3．记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位．4．描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线．5．尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响． 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________方向(填“水平”或“竖直”)．竖直保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；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.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________．代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30稳定L31mm与其他数据有效位数不同 (3)图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________的差值(填“L0”或“Lx”)．(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(结果保留两位有效数字，重力加速度g取9.8N/kg)Lx4.910砝码质量为0，x为0x=L－Lx弹簧长度挂砝码盘后弹簧长度由胡克定律：砝码盘质量： 解析例2：(1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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且处于平衡状态C．用刻度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，得出拉力与伸长量之比相等AB弹簧拉长后的长度与原长的差弹簧不同，劲度系数不同，所受拉力与伸长量之比是不同 (2)某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()当不挂钩码时(F=0)，弹簧的伸长量x>0C 解析1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图所示，根据图像回答以下问题：(1)弹簧的原长为__________．(2)弹簧的劲度系数为________．(3)分析图像，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为________________________10cm1000N/mF=1000(L-0.10)N（1）G=0时，弹簧的长度为原长（2）图线的斜率表示弹簧劲度系数（3）图线可表示为：G=1000（L-0.10）N大小等于重力G 2.某同学用如图所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验．他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8m/s2)钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线． 钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线．(1)根据题目中所测量的数据进行描点;(2)用平滑的曲线(或直线)连接各点;(3)在连接时，应让尽量多的点落在线上;(4)不在线上的点尽量均匀分布在线的两侧;(5)偏差比较大的点舍去.解析 (2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为________N/m．当m≤5.00×102g＝0.5kg时，标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系，m＝0.5kg，F=4.9N图线斜率与弹簧的劲度系数k有何关系？25.000～4.9解析 再见