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第10讲 探究弹簧弹力与形变量的关系（课件）-2024年高考物理一轮复习课件PPT（新教材新高考）
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这是一份第10讲 探究弹簧弹力与形变量的关系（课件）-2024年高考物理一轮复习课件PPT（新教材新高考），共43页。PPT课件主要包含了高考物理一轮复习策略，内容索引，考情分析，网络构建，PARTONE，真题感悟等内容，欢迎下载使用。
1、揣摩例题。课本上和老师讲解的例题，一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究，深刻理解，要透过“样板”，学会通过逻辑思维，灵活运用所学知识去分析问题和解决问题，特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法，并能总结出解题的规律。 2、精练习题。复习时不要搞“题海战术”，应在老师的指导下，选一些源于课本的变式题，或体现基本概念、基本方法的基本题，通过解题来提高思维能力和解题技巧，加深对所学知识的深入理解。在解题时，要独立思考，一题多思，一题多解，反复玩味，悟出道理。 3、加强审题的规范性。每每大考过后，总有同学抱怨没考好，纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否，不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系，确定解题思路 。 4、重视错题。“错误是最好的老师”，但更重要的是寻找错因，及时进行总结，三五个字，一两句话都行，言简意赅，切中要害，以利于吸取教训，力求相同的错误不犯第二次。
第10讲 探究弹簧弹力 与形变量的关系
1、掌握实验的原理，通过采集的数据利用图像，探究弹簧弹力与形变量的关系，并会做出必要的误差分析。2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1.实验目的：探究弹簧弹力与形变量的定量关系。2.实验器材：弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。
3.实验原理：用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，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弹簧伸长量间的关系。
4.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变化的关系图像。（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量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。
5．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，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。(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：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：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
6.误差分析：（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。（2）悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。
（3）水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。
1．某实验小组用如图（a）所示装置，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。①他们设计了如下的操作步骤，请你将以下操作步骤按实际操作的先后顺序排列出来，并填在横线上___________A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线将这些点连接起来B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端指针所指刻度尺上的刻度LC．将铁架台固定在桌子上（也可在横梁的另一端挂上一定的配重），并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
考向1 实验原理与操作
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，不行再写成二次函数F.解释函数表达式中常数的物理意义G.整理仪器
答案：CBDGAEF
②从图（b）可求得该弹簧的劲度系数为___________N/m（g=9.8 m/s2），图像不过原点的原因是___________
③关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法正确的是___________。A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
2．小胡同学做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验，测量弹簧原长时为了方便，他把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长=8cm，然后把弹簧悬挂在铁架台上，将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端如图甲所示，测出每次弹簧对应的伸长量x，得到弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像如图乙所示。（g取10m/s2）。
考向2 数据处理与误差分析
（1）由图可知弹簧的劲度系数k=___________N/m（保留2位有效数字）。（2）由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重、使得到的图像不过坐标原点O，.这样通过图像测得的劲度系数k相对真实值___________（“偏大”“偏小”或者“不变”）。
知识点 实验方案的改进
1.实验装置的改进：弹簧水平放置,消除弹簧自身重力对实验的影响。
2.实验器材的创新：利用传感器等现代化的手段来探究弹簧弹力与伸缩量的关系
（1）改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。（2）物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x图线(图丙)斜率的大小为弹簧的劲度系数
利用浮力对弹簧弹力大小的影响，探究弹簧的劲度系数及钩码浮力的大小。
1．在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0．25m、且开口向右的小筒中（没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内），如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出F-l变化的图线如图乙所示．（1）由此图线可得出的结论是 ．
考向1 实验装置的改进
在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比
（2）弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长l0=________m．（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ;缺点在于： ．
避免弹簧自身重力对实验的影响
弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差
2．2020年12月8日，中尼两国共同宣布了珠穆朗玛峰的最新高度为海拔8848.86米，此次珠峰高度测量使用了重力仪、超长距离测距仪等一大批国产现代测量设备。重力仪的内部包含了由弹簧组成的静力平衡系统。为测量弹簧劲度系数，探究小组设计了如下实验，实验装置如图1所示，角度传感器固定在可转动的“T”形竖直螺杆上端，可显示螺杆转过的角度。“T”形螺杆中部套有螺母，螺母上固定力传感器。所测弹簧上端挂在力传感器上，下端固定在铁架台底座上，力传感器可显示弹簧弹力大小。“T”形螺杆转动时，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度随之发生变化。
考向2 实验器材的创新
考向3 实验思路的创新
考向4 实验过程的创新
1、揣摩例题。课本上和老师讲解的例题，一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究，深刻理解，要透过“样板”，学会通过逻辑思维，灵活运用所学知识去分析问题和解决问题，特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法，并能总结出解题的规律。 2、精练习题。复习时不要搞“题海战术”，应在老师的指导下，选一些源于课本的变式题，或体现基本概念、基本方法的基本题，通过解题来提高思维能力和解题技巧，加深对所学知识的深入理解。在解题时，要独立思考，一题多思，一题多解，反复玩味，悟出道理。 3、加强审题的规范性。每每大考过后，总有同学抱怨没考好，纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否，不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系，确定解题思路 。 4、重视错题。“错误是最好的老师”，但更重要的是寻找错因，及时进行总结，三五个字，一两句话都行，言简意赅，切中要害，以利于吸取教训，力求相同的错误不犯第二次。
第10讲 探究弹簧弹力 与形变量的关系
1、掌握实验的原理，通过采集的数据利用图像，探究弹簧弹力与形变量的关系，并会做出必要的误差分析。2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1.实验目的：探究弹簧弹力与形变量的定量关系。2.实验器材：弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。
3.实验原理：用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，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弹簧伸长量间的关系。
4.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变化的关系图像。（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量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。
5．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，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。(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：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：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
6.误差分析：（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。（2）悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。
（3）水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。
1．某实验小组用如图（a）所示装置，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。①他们设计了如下的操作步骤，请你将以下操作步骤按实际操作的先后顺序排列出来，并填在横线上___________A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线将这些点连接起来B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端指针所指刻度尺上的刻度LC．将铁架台固定在桌子上（也可在横梁的另一端挂上一定的配重），并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
考向1 实验原理与操作
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，分别记下钩码静止时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，不行再写成二次函数F.解释函数表达式中常数的物理意义G.整理仪器
答案：CBDGAEF
②从图（b）可求得该弹簧的劲度系数为___________N/m（g=9.8 m/s2），图像不过原点的原因是___________
③关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法正确的是___________。A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
2．小胡同学做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验，测量弹簧原长时为了方便，他把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长=8cm，然后把弹簧悬挂在铁架台上，将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端如图甲所示，测出每次弹簧对应的伸长量x，得到弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像如图乙所示。（g取10m/s2）。
考向2 数据处理与误差分析
（1）由图可知弹簧的劲度系数k=___________N/m（保留2位有效数字）。（2）由于测量弹簧原长时没有考虑弹簧自重、使得到的图像不过坐标原点O，.这样通过图像测得的劲度系数k相对真实值___________（“偏大”“偏小”或者“不变”）。
知识点 实验方案的改进
1.实验装置的改进：弹簧水平放置,消除弹簧自身重力对实验的影响。
2.实验器材的创新：利用传感器等现代化的手段来探究弹簧弹力与伸缩量的关系
（1）改变弹簧的固定方式,研究弹簧弹力大小与压缩量之间的大小关系。（2）物体C下移的距离x为弹簧压缩量的变化量,即F=m0g+k(x0-x)=m0g+kx0-kx,故F-x图线(图丙)斜率的大小为弹簧的劲度系数
利用浮力对弹簧弹力大小的影响，探究弹簧的劲度系数及钩码浮力的大小。
1．在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0．25m、且开口向右的小筒中（没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内），如图甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出F-l变化的图线如图乙所示．（1）由此图线可得出的结论是 ．
考向1 实验装置的改进
在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比
（2）弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧的原长l0=________m．（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ;缺点在于： ．
避免弹簧自身重力对实验的影响
弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差
2．2020年12月8日，中尼两国共同宣布了珠穆朗玛峰的最新高度为海拔8848.86米，此次珠峰高度测量使用了重力仪、超长距离测距仪等一大批国产现代测量设备。重力仪的内部包含了由弹簧组成的静力平衡系统。为测量弹簧劲度系数，探究小组设计了如下实验，实验装置如图1所示，角度传感器固定在可转动的“T”形竖直螺杆上端，可显示螺杆转过的角度。“T”形螺杆中部套有螺母，螺母上固定力传感器。所测弹簧上端挂在力传感器上，下端固定在铁架台底座上，力传感器可显示弹簧弹力大小。“T”形螺杆转动时，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度随之发生变化。
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考向3 实验思路的创新
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