高考物理一輪復(fù)習(xí) 2.實(shí)驗(yàn)二 探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系課件 滬科版必修1.ppt

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實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)過程 一 實(shí)驗(yàn)步驟1 如圖所示 將鐵架臺放在桌面上 固定好 將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上 在靠近彈簧處將刻度尺 最小分度為1mm 固定于鐵架臺上 并用重垂線檢查刻度尺是否豎直 2 記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對應(yīng)的刻度l0 即彈簧的原長 3 在彈簧下端掛上鉤碼 待鉤碼靜止時(shí)測出彈簧的長度l 求出彈簧的伸長x和所受的外力F 等于所掛鉤碼的重力 4 改變所掛鉤碼的數(shù)量 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn) 要盡量多測幾組數(shù)據(jù) 將所測數(shù)據(jù)填寫在表格中 記錄表 彈簧原長l0 cm 二 數(shù)據(jù)處理1 以彈力F 大小等于所掛鉤碼的重力 為縱坐標(biāo) 以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo) 用描點(diǎn)法作圖 連接各點(diǎn)得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線 2 以彈簧的伸長量為自變量 寫出圖線所代表的函數(shù)表達(dá)式 并解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 誤差分析 1 系統(tǒng)誤差 鉤碼標(biāo)值不準(zhǔn)確和彈簧自身重力的影響造成系統(tǒng)誤差 2 偶然誤差 1 彈簧長度的測量造成偶然誤差 為了減小這種誤差 要盡量多測幾組數(shù)據(jù) 2 作圖時(shí)的不規(guī)范造成偶然誤差 為了減小這種誤差 畫圖時(shí)要用細(xì)鉛筆作圖 所描各點(diǎn)盡量均勻分布在直線的兩側(cè) 注意事項(xiàng) 1 所掛鉤碼不要過重 以免彈簧被過分拉伸 超出它的彈性限度 要注意觀察 適可而止 2 每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些 從而使坐標(biāo)點(diǎn)的間距盡可能大 這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些 3 測彈簧長度時(shí) 一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測量 以免增大誤差 4 描點(diǎn)畫線時(shí) 所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上 但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) 5 記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力 彈簧的原長l0 總長l及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位 6 坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差來自彈簧的重力 所以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的思路應(yīng)該是盡可能減小彈簧自身重力的影響 1 一個(gè)方案是將彈簧穿過一根水平光滑的杠桿 在水平方向做實(shí)驗(yàn) 2 另一個(gè)方案是選擇勁度系數(shù)較小的輕彈簧 通過減小讀數(shù)的相對誤差來提高實(shí)驗(yàn)的精確度 3 利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù) 將彈簧水平放置 且一端固定在傳感器上 傳感器與計(jì)算機(jī)相連 對彈簧施加變化的作用力 拉力或推力 時(shí) 計(jì)算機(jī)上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖像 如圖甲 乙所示 分析圖像得出結(jié)論 熱點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)誤差的考查 典題1 2014 唐山模擬 在 探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系并測定彈簧的勁度系數(shù) 的實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力 實(shí)驗(yàn)時(shí)先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度 再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端 每次測出相應(yīng)的彈簧總長度 1 有一個(gè)同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)測量后把6組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖乙中描點(diǎn) 請作出F L圖線 2 由此圖線可得出該彈簧的原長L0 cm 勁度系數(shù)k N m 3 試根據(jù)以上該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況 請你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格 不必填寫其實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù) 4 該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí) 把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較 優(yōu)點(diǎn)在于 缺點(diǎn)在于 解題探究 1 描點(diǎn)作圖時(shí)應(yīng)注意使各點(diǎn) 地分布在直線的兩側(cè) 2 圖線的函數(shù)表達(dá)式為F 3 試分析彈簧水平放置時(shí) 影響該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的因素 提示 彈簧與桌面間的摩擦 繩子與滑輪間的摩擦等 均勻 k L L0 解析 1 用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來 如圖所示 2 彈簧的原長L0即為彈力為零時(shí)彈簧的長度 由圖像可知 L0 5 10 2m 5cm 勁度系數(shù)為圖像直線部分的斜率 k 20N m 3 記錄數(shù)據(jù)的表格如表 4 優(yōu)點(diǎn)是避免彈簧自身所受重力對實(shí)驗(yàn)的影響 缺點(diǎn)是彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差增大 答案 1 見解析 2 520 3 見解析 4 避免彈簧自身所受重力對實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差增大 熱點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的考查 典題2 2012 廣東高考 某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 1 將彈簧懸掛在鐵架臺上 將刻度尺固定在彈簧一側(cè) 彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在 選填 水平 或 豎直 方向 2 彈簧自然懸掛 待彈簧時(shí) 長度記為L0 彈簧下端掛上砝碼盤時(shí) 長度記為Lx 在砝碼盤中每次增加10g砝碼 彈簧長度依次記為L1至L6 數(shù)據(jù)如表 表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范 代表符號為 由表可知所用刻度尺的最小分度為 3 如圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖 縱軸是砝碼的質(zhì)量 橫軸是彈簧長度與 選填 L0 或 Lx 的差值 4 由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N m 通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為g 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 重力加速度取9 8m s2 解題探究 1 彈簧的彈力與重力 故彈簧的軸線應(yīng)沿 方向 2 應(yīng)如何確定彈簧的伸長量 提示 應(yīng)該把掛上砝碼盤時(shí)彈簧的長度作為彈簧的起始長度 彈簧的伸長量應(yīng)該是掛上砝碼時(shí)彈簧的長度與只掛砝碼盤時(shí)彈簧的長度之差 等大反向 豎直 解析 1 測量彈簧的長度時(shí)應(yīng)在豎直方向 2 測量儀器是10分度的 需要估讀到最小精度的下一位 則此刻度尺的最小精度應(yīng)為1mm 故L3讀數(shù)錯(cuò)誤 3 橫軸表示的是彈簧的形變量 故為彈簧長度與Lx的差值 4 由mg kx得圖像的斜率k 故k 4 9N m 掛了砝碼盤后彈簧伸長了2cm 由mg kx知其質(zhì)量為10g 答案 1 豎直 2 靜止L31mm 3 Lx 4 4 910