2020版高考物理复习课件：实验探究弹簧弹力与形变量的关系.pptx

1、对应演练实验2探究弹簧弹力与形变量的关系对应演练-2-一、实验目的探究弹簧弹力与形变量关系。二、实验原理1.如图所示,弹簧弹力(F)等于悬挂钩码的重力。2.弹簧伸长量(x)等于弹簧的现长(l)减去原长(l0)。3.多测几组,找出F与x的关系。三、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。对应演练-3-四、实验步骤1.安装实验仪器(如图所示)。2.用刻度尺测出弹簧的原长。3.在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,填入表格中。4.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2,m3,m4,m5和相应的弹簧长度l2,l3,l4,l5,并得出每次弹簧的伸长量x1,x2,x3

2、,x4,x5。对应演练-4-五、数据处理1.以弹力F为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,建立坐标系,选取合适的单位,用描点法作图。用平滑的曲线连接各点,得到弹力F随弹簧伸长量x变化的关系图象。2.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,则考虑二次函数等。3.得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。对应演练-5-六、注意事项1.不要超过弹性限度。2.尽量多测几组数据。3.观察所描点的走向:本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。4.统一单位:记录

3、数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。对应演练-6-七、误差分析 对应演练-7-命题点一命题点二命题点三实验原理实验原理与与操作操作典例1(2018全国卷,22)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化为图中的指针。对应演练-8-命题点一命题点二命题点三现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读

4、数为cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为N/m(保留3位有效数字)。对应演练-9-命题点一命题点二命题点三答案:3.77553.7对应演练-10-命题点一命题点二命题点三本题考查学生对实验原理的理解,实验器材的使用,目的是培养学生的动手能力、科学探究能力和科学的态度与责任。对应演练-11-命题点一命题点二命题点三数据处理数据处理与与误差分析误差分析典例2某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;

5、通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0,挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。对应演练-12-命题点一命题点二命题点三(1)将表中数据补充完整:;。对应演练-13-命题点一命题点二命题点三(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点,若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长

6、度l0(单位为m)的关系的表达式为k=N/m。对应演练-14-命题点一命题点二命题点三对应演练-15-命题点一命题点二命题点三对应演练-16-命题点一命题点二命题点三对应演练-17-命题点一命题点二命题点三本题考查学生对实验数据的获取和处理数据的能力,目的是培养学生的科学探究能力,端正科学探究的态度以及增强科学探究的责任。对应演练-18-命题点一命题点二命题点三实验的改进与创新实验的改进与创新1.将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆,在水平方向做实验。消除了弹簧自重的影响。对应演练-19-命题点一命题点二命题点三2.利用计算机及传感器技术,将弹簧水平放置,且一端固定在传感器上,传感器与计算机

7、相连,对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时,计算机上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图甲、乙所示),分析图象得出结论。对应演练-20-命题点一命题点二命题点三典例3(2018山东日照一模)实验桌上放有小木块、长木板、轻弹簧、毫米刻度尺、细线等,物理兴趣小组的同学们设计了一个实验,间接测量小木块与长木板间的动摩擦因数。实验步骤如下:对应演练-21-命题点一命题点二命题点三(1)如图甲将弹簧竖直悬挂,用刻度尺测出弹簧的长度L1=4.00 cm。(2)在图甲的基础上,将小木块挂在弹簧下端(如图乙),用刻度尺测出弹簧的长度L2=cm。(3)将长木板固定在水平面上,如图丙,用弹簧拉着小木块(选填

8、“水平匀速运动”或“水平加速运动”),测出此时弹簧的长度L3=6.07 cm。(4)根据上面的操作,可以得出小木块与长木板间的动摩擦因数=(结果保留两位有效数字)。对应演练-22-命题点一命题点二命题点三答案:(2)8.65(8.638.67间都对)(3)水平匀速运动(4)0.45(0.44也对)解析:(2)刻度尺的读数需要估读一位,故读数为8.65 cm;(3)用弹簧拉着小木块水平匀速运动时,拉力等于滑动摩擦力;(4)滑动摩擦力Ff=mg,=,而根据平衡条件得mg=k(L2-L1),Ff=k(L3-L1),代入数据解得=0.45。对应演练-23-命题点一命题点二命题点三本题考查学生对实验原理

9、的创新及应用,基于实验数据得出结论并作出解释,目的是培养学生的科学探究能力,端正科学探究的态度。对应演练-24-1.如图甲所示,一根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(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧的形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象,如图乙所示。则下列判断不正确的是()对应演练-25-A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B.弹力的增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C.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 答案解析解析关闭 答案解析关闭对应演练-26-2.(2019宁夏青铜峡高级中学月考)某实验小组在探究弹力与弹簧伸长量

10、的关系时,先把弹簧平放在桌面上,用刻度尺测出弹簧的原长L0=4.6 cm,再把弹簧竖直悬挂起来,在下端挂钩码,每增加一个钩码均记下对应的弹簧长度x,数据记录如下表所示。(1)某次测量指针B如图甲所示,指针示数为 cm;对应演练-27-(2)根据表中数据在图中作出F-x图线(5个点迹必须清晰可见);乙(3)由此图线可得,该弹簧劲度系数k=N/m。对应演练-28-答案:(1)16.0(2)如图所示(5个点迹必须清晰可见,第3个点是错误点,应舍弃)。(3)50对应演练-29-解析:(1)指针示数为16.0 cm。(2)如图所示(5个点迹必须清晰可见,第3个点是错误点,应舍弃)。对应演练-30-3.(

11、2018吉林长春质检三)某研究性学习小组要研究弹簧的劲度系数与绕制弹簧的金属丝直径间的关系,为此他们选择了同种材料制成的不同直径的钢丝来绕制弹簧。(1)进行此项实验需要采用控制变量法,除了材料相同外,你认为还应控制哪些因素相同(写出两项即可),;(2)用游标卡尺测量绕制弹簧的钢丝直径,某次测量示数如图所示,则该钢丝的直径为 mm;对应演练-31-(3)根据下表中相关数据,分析可得:在其他条件相同的情况下,弹簧的劲度系数与其所用钢丝直径的次方成正比。对应演练-32-答案:(1)弹簧的总长度、总匝数、单位长度的匝数、螺距、弹簧圈的直(半)径、弹簧的粗细、弹簧的横截面积等(答出两个即可)(2)1.4(3)4解析:(1)影响弹簧的劲度系数的因素很多,有材料、弹簧的总长度、总匝数、单位长度的匝数、弹簧圈的直(半)径等,在实验中要控制变量,只让金属丝的直径不同才能有比较的意义。(2)游标卡尺的读数应由两部分组成,一是主尺读数:1 mm;二是游标尺读数:因第四刻度线与主尺某条刻度线对齐,则其读数应为40.1=0.4 mm;加和后读数为1.4 mm。(3)若劲度系数与某一量成正比,则某一量的比例应等于劲度系数之比,则符合其比例系数的只有直径的4次方之比。