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    高中物理复习实验二探究弹簧弹力与形变量的关系课件

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    这是一份高中物理复习实验二探究弹簧弹力与形变量的关系课件,共23页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查,基本原理与操作,关键能力·分层突破,CBDAE,弹簧原长等内容,欢迎下载使用。

    二、数据处理及分析 1.图象法:根据测量数据,在建好直角坐标系的坐标纸上描点.以弹簧的弹力F为纵轴,弹簧的伸长量x为横轴,根据描点的情况,作出一条经过原点的直线.2.列表法:将实验数据填入表中,研究测量的数据,可发现在实验误差允许的范围内,弹力与弹簧伸长量的比值不变.
    ●注意事项1.不要超过弹性限度实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度.2.尽量多测几组数据要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据.3.观察所描点的走向不要画折线.
    ●误差分析1.产生原因(1)钩码标值不准确.(2)弹簧长度测量不准确.(3)描点、作图不准确.2.减小方法(1)弹簧一端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数.(2)固定刻度尺,多测几次.(3)坐标轴的标度尽量大一些,描线时让尽量多的点落在线上或均匀分布于线的两侧.
    考点一 教材原型实验例1 一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验.(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上________.A.以弹簧长度l为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线或直线连接起来;B.记下弹簧下端不挂钩码时,其下端A处指针所对刻度尺上的刻度l0;C.将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码,待钩码静止后,读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内,然后取下钩码;E.由图象找出m ­ l间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式(重力加速度取g=10 m/s2);求出弹簧的劲度系数.
    (2)图为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线.(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式:________.(4)此实验得到的结论是:此弹簧的劲度系数k=________ N/m.(计算结果保留三位有效数字) 
    F=12.5(l-0.15)
     解析:(3)m l图线的斜率k′=1.25 kg/m,弹簧的劲度系数k=k′g,则弹簧弹力和长度l的关系为F=gk′(l-l0)l0=15×10-2 m,所以F=12.5(l-0.15)(4)k=k′g=1.25×10 N/m=12.5 N/m
    跟进训练1.[2023·陕西高新统考]一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中:(1)甲同学在做该实验时,通过处理数据得到了图甲所示的F ­ x图象,其中F为弹簧弹力,x为弹簧长度.请通过图甲,分析并计算,该弹簧的原长x0=________ cm,弹簧的弹性系数k=________ N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计.当弹簧测力计的示数如图乙所示时,该弹簧的长度x=________ cm.(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图丙所示.下列表述正确的是________.A.a的原长比b的长B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比
    2.[2018·全国卷Ⅰ,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.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).
    考点二 拓展创新实验例2 [2021·广东卷]某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数.缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端.实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示.实验过程中弹簧始终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数.
    跟进训练3.[2019·海南]某同学利用图a的装置测量轻弹簧的劲度系数.图中,光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝码的质量均为m=50.0 g).弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在刻度尺上读出.实验步骤如下:①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触;②系统静止后,记录砝码的个数及指针的位置;③逐次增加砝码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内);④用n表示砝码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表格内.
    回答下列问题:(1)根据下表的实验数据在图b中补齐数据点并作出l­n图象.(2)弹簧的劲度系数k可用砝码质量m、重力加速度大小g及l­n图线的斜率α表示,表达式为k=________.若g取9.80 m/s2,则本实验中k=________N/m(结果保留3位有效数字).
    4.某同学用如图甲所示装置测量一轻弹簧的劲度系数,器材如下:一端有挡板、长为l的光滑木板,一把刻度尺,一个质量为m的重物,一待测轻弹簧.
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