必修 第一册第2节 科学探究：弹力精品课件ppt

这是一份必修 第一册第2节 科学探究：弹力精品课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了必备知识，自我检测，大小相等，刻度尺，平滑的曲线，l-l0，问题一，问题二，随堂检测等内容，欢迎下载使用。

一、实验原理1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码受到的重力　　　　　　。弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用　　　　测出,其伸长量x可以用挂上钩码后弹簧的长度减去弹簧的　　　　来求得。 
2.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　　　　　　　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之间的关系。 
二、实验器材铁架台、刻度尺、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。三、实验步骤1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用　　　　　测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长。 2.如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出钩码静止时弹簧的长度l1,记录m1和l1。
3.改变所挂钩码的质量,重复步骤2,记录m2、m3、m4、m5、……和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、……。4.计算出每次弹簧的伸长量x(x=　　　)和弹簧受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表格。 
1.正误辨析(1)实验要研究的是弹簧的弹力与弹簧长度的关系。 (　　)(2)每次实验,重物静止时所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。 (　　)(3)弹簧的伸长量等于弹簧的长度与弹簧原长之差。 (　　)
答案与解析: (1)×　本实验研究的是弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。(2)√　重物静止时,所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。(3)√　弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长。
2.(多选)在“探究弹力与弹簧形变量的关系”实验中,关于测量弹簧原长的操作步骤的先后顺序,下列说法正确的是(　　)A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长C.先后顺序对实验结果无影响D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重力
答案:BD解析:由于弹簧自身重力的影响,弹簧平放时的长度与竖直悬挂时的长度不同,竖直悬挂时长度更长一些。由于实验时弹簧始终处于竖直状态,故弹簧长度一直受自身重力的影响,所以测量原长时,应测量弹簧竖直悬挂时的长度,B、D项正确。
数据处理情境探究在“探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,所得数据如下表:
怎样处理上面数据可以直观简洁地分析出弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系?
要点提示:以弹簧的弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,将对应的弹簧弹力与弹簧的伸长量在坐标系中描点,用平滑的曲线连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图像。
知识点拨1.画F-x图像:建立直角坐标系,以F为纵轴,x为横轴,根据测量数据用描点法作图。连接各点得出F随x变化的图线。2.写F-x的函数式:以弹簧的伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。3.解释式中常数的物理意义:得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系式,解释函数表达式中常数的物理意义。
实例引导例1某同学用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别测出钩码静止时指针所指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g取10 m/s2):
(1)根据所测数据,在坐标纸(图乙)上画出弹簧指针所指刻度尺的刻度l与钩码质量m的关系图像。(2)根据l-m图像可计算出,该弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。(结果保留3位有效数字) 
解析:(1)描点作图,如图所示:
答案:(1)见解析图　(2)58.3(58.1~58.5均可)
规律方法 作图法作图方法:(1)选择坐标轴的合适标度;(2)描点,用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连起来,若是直线,应使各点均匀分布于直线上或直线两侧,偏离直线太大的点应舍弃;(3)通过改变变量的方
误差分析和注意事项情境探究情境根据胡克定律可知,弹簧弹力F与伸长量x成正比,因此,x-F图像应为过原点的直线,而某同学根据测得的数据绘出如图所示图像。
探究(1)图像不过纵轴原点(即F=0,x≠0)的原因。(2)图像上部分弯曲的原因。
要点提示:(1)弹簧自身有重量,造成了不受力时,弹簧也有一定伸长量。(2)图像上部分弯曲是拉力较大造成的。
知识点拨1.误差分析(1)读数和作图时会带来偶然误差。为了减小偶然误差,要尽量多测几组数据和规范作图。(2)弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差。为了减小该系统误差,实验中应使用轻质弹簧。2.注意事项(1)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)测量长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同,明确三者之间的关系。(3)记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位。(4)描点作图时,应使尽量多的点落在画出的线上,可允许少数点分布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线或直线。
实例引导例2(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,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时,应竖直悬挂弹簧,挂在弹簧下端的钩码应处于静止状态C.用刻度尺测得的弹簧的长度即为弹簧的伸长量D.用几个不同的弹簧,分别测出它们所受的拉力与伸长量,可得出拉力与伸长量之比相等
答案:AB解析:实验时弹簧被拉伸的长度不能超出它的弹性限度,A正确;要使弹簧的弹力等于钩码重力的大小,应竖直悬挂弹簧,且要使弹簧下端的钩码处于静止状态,B正确;弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长,C错误;不同的弹簧的劲度系数不同,所以拉力与伸长量之比不相等,D错误。
变式训练下列关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验的说法中正确的是(　　)A.实验中k的具体数值必须计算出来B.如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度L代替x,F-L图线也是一条过原点的直线C.利用F-x图线可求出k值D.实验时要把所有点连到线上,才能探究得到真实规律
答案:C解析:“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中利用F-x图线可求出k值,但不一定要求解出k值,实验中用弹簧长度L代替x,F-L图线不是过原点的一条直线,作图时绝大多数点通过直线,偏离较大的点应舍去。C项对。
1.一个实验小组在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力F与弹簧长度L的图像如图所示,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
答案:B解析:在图像中横截距表示弹簧的原长,故b的原长比a的长,A错误;斜率表示弹簧的劲度系数k,故a的劲度系数比b的大,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.某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中,先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸展,用刻度尺测出其长度L0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上钩码,平衡后测出其长度L,令x=L-L0。改变钩码数,进行多次测量,用F表示弹簧下端受到的钩码的拉力,则下列F-x图线,你认为符合实际情况的是(　　)
答案:C解析:因为弹簧是被放在水平桌面上测得的原长,把弹簧竖直悬挂起来后,由于重力的作用,弹簧的长度会增大,所以图线应出现x轴上有截距,C正确,A、B、D错误。
3.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)为完成该实验,设计的实验步骤如下:A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;B.记下弹簧不挂钩码时其下端所对应的刻度l0;C.将铁架台固定于桌子上,并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、4个……钩码,分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度,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,如果不行,则考虑二次函数;F.解释函数表达式中常数的物理意义。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来:　　　　　　。 (2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像,由此可求出弹簧的劲度系数为　　　　 N/m,图线不过原点是由于　。 
解析:(1)根据完成实验的合理性可知,先后顺序为CBDAEF。(2)取图像中(0.5 cm,0)和(3.5 cm,6 N)两个点,代入ΔF=kΔx,解得k=200 N/m。由于弹簧自身重力的影响,使得弹簧不加外力时就有形变量。答案:(1)CBDAEF(2)200　弹簧自身重力的影响
4.“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验装置如图甲所示,实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,测出相应的弹簧总长度。
(1)某同学通过以上测量后把6组数据描点在图乙中,请作出F-L图像。(2)由此图像可得出该弹簧的原长L0=　　　　　 cm,劲度系数k=　　　　　 N/m。