高中物理-实验1探究弹力和弹簧伸长的关系课件-新人教版必修1VIP免费

知识与技能1．理解该实验的原理．2．了解实验器材及步骤．过程与方法学习本实验所用的科学方法情感、态度与价值观培养学生认真读取数据，一丝不苟的科学精神．1．如下图所示，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．2．用刻度尺测量出弹簧在不同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，在坐标系中描出实验所测得的各组(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，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．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．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，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．12345F/NL/cmx/cm3.改变所挂钩码的质量，重复上述的实验过程多次．1．用公式x＝L－L0计算出弹簧各次的伸长量，填入上表．2．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．3．以弹簧伸长量为自变量，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．4．得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，研究并解释函数表达式中常数的物理意义．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，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未放重物时，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．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．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使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．例1某同学在做“探索弹力与弹簧伸长的关系”实验时，所得的数据如下表所示：(1)画出弹力F与伸长量x的关系图线．(实验中所挂钩码，每个50g，当地重力加速度g＝10m/s2)；(2)写出弹力F与弹簧伸长量x的关系式；(3)指出表达式中常量的物理意义；(4)若以弹力为纵坐标，以弹簧长度为横坐标，画出对应的图线，写出函数关系式，说明常量的物理意义.钩码个数0(原长)123456弹簧长度(cm)46.353.161.870.278.787.195.6解析：(1)每个钩码重mg＝0.05×10N＝0.5N，由二力平衡，弹力大小等于所挂钩码重量，则弹力F(N)00.51.01.52.02.53.0伸长量x(cm)06.815.523.932.440.849.3建立直角坐标系描点作图，如图所示．(2)由图可得出结论：弹力F与弹簧的伸长量x成正比：F＝kx.取图中一点(32.4,2.0)，则图线斜率为k＝2.032.4N/cm＝6.17×10－2N/cm＝6.17N/m∴弹力F与伸长量x间的大小关系为F＝6.17x(3)表达式中常量6.17N/m表示弹簧伸长1m时弹力大小为6.17N.(即弹簧的劲度系数)(4)因为弹簧长度L＝x＋L0，其中x为伸长量，L0为原长(0.463m)，所以x＝L－L0＝L－0.463，由F＝kx得F＝6.17(L－0.463)，即弹力F与弹簧长度L之间的函数关系．将F－x图形向右平移0.463m(46.3cm)，即得F－L关系图线．意义：－6.17×0.463为纵截距，是一个与伸长量无关的常数．变式训练1某同学用如下图所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g＝9.8m/s2)砝码质量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，在下图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线．(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...