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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

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1_第1页
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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...

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