物理必修 第一册第三章 相互作用——力1 重力与弹力课文配套课件ppt

这是一份物理必修 第一册第三章 相互作用——力1 重力与弹力课文配套课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了题组一，实验原理及实验操作，弹簧自身存在重力，刻度尺，题组二，实验数据处理，题组三，实验误差分析，题组四，新高考适应练等内容，欢迎下载使用。
第2课时 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
1.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。（1）为完成实验，还需要的实验器材有　　　　　　。（2）实验中需要测量的物理量有____________________________________________________________________________________________。（3） 图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为　　　N/m。图线不过原点的原因是　　　　 。
簧原长、弹簧挂不同数量的钩码时所对应的弹簧长度（或弹簧的伸长量）
（1）根据实验原理，可知还需要刻度尺来测量弹簧伸长量；（2）根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度（或弹簧的伸长量）；（3）取图像中（0.5，0）和（3.5，6）两个点，代入F=kx可得k=200 N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量。点题：F-x图像的斜率对应弹簧的劲度系数，横轴截距对应弹力为零时的弹簧长度。
2.［2022福建漳州一模］ 某同学在用如图甲所示的装置测量某根弹簧的劲度系数，弹簧下端固定在地面上，上端固定一个轻质薄板A，然后再在轻质薄板上面放不同物体，待物体静止时，测量弹簧长度L，记录物体的重力及弹簧长度。（1）该实验操作需要测量弹簧的初始长度L0，下列测量方法正确的是__________　　　　　　（填正确答案标号）；A.将弹簧水平放置，测量其初始长度L0B.将弹簧竖直放置，测量其初始长度L0（2）在操作正确的条件下，根据实测数据，作出了物体重力G与弹簧长度L的关系图像，如图乙所示。则弹簧的初始长度L0=　　　　 cm；弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m。
（1）弹簧竖直放置时由于自身重力而有形变，由题意可知本实验操作需要测量的是弹簧竖直放置时的初始长度，故选B。（2）由题图乙可知，当G=0时，L=20.00 cm；当G=20 N时，L=0。则F=k（L0-L）=G，解得L0=20.00 cm，k=100 N/m。点题：通过图线斜率求弹簧劲度系数。
3.［2022福建厦门高一期末］实验小组测量一弹簧的劲度系数，实验装置如图3-1-3甲所示。实验中，在弹簧下端依次挂上钩码，记下所挂钩码的质量m及钩码静止时弹簧下端指针对应的刻度，并求出对应的弹簧伸长量x。（1）挂上第3个钩码，稳定后指针对应刻度如图乙所示，其示数为　　　　　cm。（2）以m为纵轴、x为横轴，已根据实验数据在图丙中描出数据点，请作出m-x图像。（3）由m-x图像求得该弹簧的劲度系数为　　　　N/m（结果保留3位有效数字，当地重力加速度g取9.80 m/s2）。
（1）由图乙可知其示数为21.50 cm。（3）由m-x图像求得该弹簧的劲度系数为25.4 N/m。点题：斜率表示弹簧的劲度系数，函数关系是直线的，要用刻度尺将线画直。
6.如图所示，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，其读数为3.775 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（保留三位有效数字）。
7.某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度线与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图3-1-7甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1 mm）上位置的放大图，示数l1=　　　　cm。在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2= 　　　　N（当地重力加速度g取9.8 m/s2）。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是　　 　　。作出F-x图线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。
刻度尺的最小分度是1 mm，读数要估读到0.1 mm，所以读数是25.85 cm。两个钩码的重力G2=2mg=2×50×10-3×9.8 N=0.98 N，所以弹簧弹力F2=0.98 N。弹簧的伸长量=弹簧长度-弹簧原长，所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度，即需要测量弹簧原长。
8.［2022广东湛江高一期末］某同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，将轻质弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个托盘，在托盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺可以读出弹簧末端指针的位置x，实验得到了弹簧指针位置x与托盘中砝码质量m的关系图像如图乙所示，g取9.8 m/s2。回答下列问题：（1）某次测量如图甲所示，指针指示的刻度值为　　　　cm（刻度尺单位为cm）。（2）从图乙可求得该弹簧的劲度系数为　　　　N/m（结果保留小数点后一位）。（3）另一同学采用相同的方式做该实验时，以下的实验操作中，不影响实验结果的是（　）A.刻度尺零刻度线未与弹簧上端对齐B.读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读取C.实验中未测量托盘的质量
9.［2022广东佛山高一期末］小明所住的小区中有一个弹簧摇马玩具，他想利用弹簧摇马玩具来测量同伴的质量。具体操作如下：（1）先将一把刻度尺紧靠弹簧摇马玩具竖直放置，在刻度尺上记下不坐人时弹簧摇马玩具座椅底端的位置，记为A点，如图所示。（2）已知小明的质量为m1=45 kg，当小明坐上弹簧摇马相对地面静止时，观察到座椅底端位置下移到B点，让同伴测出A、B间的距离h1=　　　　　cm。利用上述数据，小明可计算出弹簧的劲度系数k =　　　　　N/m（保留两位有效数字，g取10 m/s2）。（3）在弹簧弹性限度内，换成同伴坐上去，当其相对地面静止时，座椅底端下移到C点，则同伴的质量m2=　　　　　kg。（4）由于弹簧摇马玩具自身质量较大不能忽略，那么对上述测量结果　　　　　（选填“有”或“没有”）影响。
10.（1）实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的关系图像如图所示。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）另一实验小组在同一实验的研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=35 cm，且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，测力计可以同弹簧的下端接触），如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数k，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F-l图像如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k=　　　　N/m，弹簧的原长l0=　　　　cm。
（1）在题图中横轴截距表示弹簧的原长，故a的原长比b的短，故A错误；在题图像中斜率表示弹簧的劲度系数，故a的劲度系数比b的大，故B正确，C错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误。（2）根据胡克定律F与l的关系式为F=k（l+h-l0）=kl+k（h-l0），从题图乙中可得直线的斜率为2 N/cm，截距为20 N，故弹簧的劲度系数为k=2 N/cm=200 N/m；由k（h-l0）=20 N，得l0=25 cm。点题：探究弹力和弹簧伸长的关系。
（2）由步骤②知，弹簧的弹力等于钩码的总重力，即F=nmg。（3）题图乙得到的实验图线的斜率为弹簧的劲度系数，由图中数据得k3=k2+k1，所以乙同学的猜想正确。
13.［2022北京海淀区期末］某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系，刻度尺0刻度线与弹簧上端对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值，记作L0，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码个数，依次读出指针稳定后所指刻度尺的刻度值，并计算出弹簧相应的伸长量，所得数据列表如下（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g取10 m/s2）。实验数据记录表
（1）第3次实验中，弹簧指针所指刻度尺的情况如图乙所示，请将该次测量值和对应的弹簧的伸长量填入记录表中。________ ________（2）该同学认为可以通过绘制m-Δx图线来分析实验数据。他根据实验数据在图丙中标出了各次实验数据对应的坐标点，请在该图中标出第3次实验对应的坐标点，并画出m-Δx图线。（3）根据m-Δx图线，你得到的该弹簧的弹力F与形变量Δx的表达式为F=　　　　。
（1）由图乙可知，该次测量值为18.90 cm，则对应的弹簧伸长量为18.90 cm-12.60 cm=6.30 cm。（2）根据数据，画出m-Δx图线如图所示。（3）根据m-Δx图线，得到该弹簧的弹力F与形变量Δx的表达式为F=24Δx。点题：弹簧弹力F=mg，故由m与Δx的关系可以得出F与Δx的关系。
14.［2014全国Ⅱ卷］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；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。