2013年高中物理 第3章 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系精品课件 新人教版必修1

实验：探究弹力和弹簧伸长的关系核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练实验：探究弹力和弹簧伸长的关系课前自主学案【实验目的】1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系．2．学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法．【实验原理】1．如图3－6－1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．图3－6－12．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，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，在坐标系中描下实验所测得的各组(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，就可探究弹力大小和伸长量间的关系．【实验器材】轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板．【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3－6－2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里．图3－6－23．改变所挂钩码的质量，重复上步的实验过程多次.12345F/NL/cmx/cm核心要点突破一、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，如图3－6－3所示．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，这个常数也可据F－x图线的斜率求解，k＝ΔFΔx.图3－6－3二、误差分析1．由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存在较大的测量误差．2．由于弹簧自身的重力的影响造成误差．3．当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样在作图线时，图线与x轴有一截距．三、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，从而使在坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确．3．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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．4．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．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．课堂互动讲练数据处理例下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据.弹力F/N0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.305.086.899.8012.40(1)请你在图3－6－4中的坐标纸上作出F－x图线．图3－6－4(2)写出曲线所代表的函数式．(3)解释函数表达式中常量的物理意义．【精讲精析】(1)根据表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线，使直线两侧的点数大致相同．这样可以减少偶然误差，如图3－6－5所示．图3－6－5(2)设直线斜率为k，由数学知识知，F＝kx＋c.在直线上取较远的两点(可以减小误差)，如点(9.80,2.0)与(2.30,0.5)，并代入上式得k＝0.2N/cm，c＝0.04N，所以函数表达式为：F＝(0.2x＋0.04)N.(3)由F＝kx＋c知，当x＝0时，F＝c，因此，式中常量c表示弹簧的重力为0.04N．若忽略弹簧的重力，则F＝kx.因此，式中常数k＝F/x表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数．【答案】见精讲精析【方法总结】要根据所给坐标纸合理选取x、F两轴标度，使得所得图线尽量分布在坐标纸较大的空间位置，以便减小误差，这是作图象的最基本要求．据所给实验数据描点，然后作出平滑曲线(或直线)，注意所画的线不一定过所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在曲线(或直线)的两侧．