浙江省临海市杜桥中学高中物理课件(必修1)《第三章 相互作用 第二节 弹力3》

弹簧问题的探索实验原理实验步骤注意事项探索与研究gk014.2008年高考广东理科基础9023.中山市华侨中学第三次模考卷12045.南京市金陵中学07—08学年一轮复习检测（一）12055.08年佛山市教学质量检测（二）16gk003.2008年高考理综北京卷21（2）弹簧问题的探索弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。这样弹力的大小可以通过测定外力而得出（可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力）；弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量关系。实验原理：实验器材：实验目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。弹簧（不同的多根）、直尺、砝码。2、如图所示，将弹簧一端固定，另一端挂上砝码（钩码），待弹簧平衡后，记录下弹簧的长度及砝码的重量。然后改变砝码的质量，再读出几组数据.1234567F/Nl/cmx/cm实验步骤：3、将数据记录在表格中:（弹簧原长l0=cm）1、用直尺测出弹簧的原长l0。用F表示弹簧的弹力，用l0表示弹簧原长(自然长度),用l表示弹簧现长，用x表示弹簧的伸长，则x=l-l0。5．探索结论：按照F—x图象中各点的分布与走向,尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试F—x是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数或其它函数。6．解释函数表达式中常数的物理意义。4．根据测量数据画出F—x图象：（以F为纵轴，以x为横轴）4．描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，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。注意事项1．每次增减砝码测有关长度时，均需保证弹簧及砝码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与砝码重力不相等。2．测量有关长度时，应区别弹簧原长l0，实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。3．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小。①将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码（质量已知为m）测出弹簧伸长x。xxmgG探索与研究用一个支架、一根弹簧、一把直尺和一个已知质量的砝码，来测定某个不太重的物体有多重，该怎么做？解析：②将砝码取下换上待测物体，测出弹簧种长x′。③待测物体的重为gk014.2008年高考广东理科基础99、探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系数k分别为（）A．L原＝0.02mk＝500N/mB．L原＝0.10mk＝500N/mC．L原＝0.02mk＝250N/mD．L原＝0.10mk＝250N/m解：N/m250N/m1601801520..LFkm10025015160原..kFLLD12．（8分）下表是某同学为探索弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据：弹力：F/N0.51.01.52.02.5弹簧的伸长x/cm2.65.06.89.812.4（1）请你在图中的坐标线上作出F－x图线（2）写出曲线所代表的函数式.（x用cm作单位）（3）解释函数表达式中常数的物理意义.（3）弹簧每伸长1cm其弹力增加0.2N369120.51.01.52.02.50F/Nx/cm15解：（1）见右图示（2）F=0.2x023.中山市华侨中学第三次模考卷12045.南京市金陵中学07—08学年一轮复习检测（一）1212．（8分）一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，他的实验如下：在离地面为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一小钢球接触，当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示。让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小球在空气中飞行后落到水平地面上，水平距离为s。sh（1）请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式：。（2）弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表的所示：根据以上实验数据，请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系式为，并说明理由：。弹簧的压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50钢球飞行的水平距离s/m1.011.502.012.483.013.50解：221gthhmgstsmmvEP421212222mgs2/4hEP与x2成正比（EP∝x2）理由如下：由表中数据可知，在误差范围内，x∝S。而从（1）中关系式有EP∝S2，因而可猜测EP∝x2055.08年佛山市教学质量检测（二）1616．（12分）九江大桥撞船事故后，佛山交通部门加强了对佛山市内各种大桥的检测与维修，其中对西樵大桥实施了为期近一年的封闭施工，置换了大桥上所有的斜拉悬索。某校研究性学习小组的同学们很想知道每根长50m、横截的圆面积为400cm2的新悬索能承受的最大拉力。由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，同学们则取来了同种材料制成的样品进行实验探究。由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变量x成正比，其比例系数与弹簧的长度、横截面积及材料有关。因而同学们猜想，悬索可能也遵循类似的规律。（1）同学们准备象《探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系》的实验一样将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不同重量的重物，来完成本实验。但有同学说悬索的重力是不可忽略的，为了避免悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：，。（2）同学们通过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积，某次测量的结果如图所示，则该样品的直径为。cm12301020将悬索样品水平放置在光滑水平面上，用滑轮将竖直向下的重力变为水平的拉力。0.830cm（3）经过同学们充分的讨论，不断完善实验方案，最后实验取得数据如下：样品长度200N400N600N800N样品A1m0.50cm20.02cm0.04cm0.06cm0.08cm样品B2m0.50cm20.08cm0.16cm0.24cm0.32cm样品C1m1.00cm20.01cm0.02cm0.03cm0.04cm样品D3m0.50cm20.18cm0.36cm0.54cm0.72cm样品E1m0.25cm20.04cm0.08cm0.12cm0.32cm①分析样品C的数据可知,其所受拉力F（单位N）与伸长量X(单位m)遵循的函数关系式是。②对比各样品的实验数据可知,悬索受到的拉力与悬索的伸长量成正比,其比例系数与悬索长度成正比、与悬索的横截面积成正比。拉力伸长量截面积F＝2×106X（N）的大小平方的倒数题目gk003.2008年高考理综北京卷21（2）21、（2）（14分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端挂一个50g的砝码时,指针714指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L2,……；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。①下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是和.测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1②实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。L5L66.8514.05解析：本实验用指针所对刻度尺示数标志指针位置。刻度尺读数应估读到最小刻度值的下一位，因所用刻度尺最小刻度是毫米，故应估读到毫米刻度下一位，结果应为“×.×”mm（毫米的下一位是估读的）,若以厘米作单位,小数点后面应有两位即:“×.××”cm,故选出L5和L6。③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：,.LLd,.LLd,.LLdcm007cm906cm906263152041所给刻度尺的读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变。追寻前面三个差值的计算规律，即可得出L7－L3=7.20cm请你给出第四个差值：d4=＝cm。L7–L37.20解析：题目④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用d1、d2、d3、d4表示的式子为：ΔL＝，代入数据解得ΔL＝cm。444321)dddd(1.75cm⑤计算弹簧的劲度系数k＝N/m。（g取9.8m/s2）⑤解析：N/m2810751891050230..Lgmk28解见下页由胡克定律：LkgmF0可求得题目第2页ΔLkgmΔLkgm44则0010414LLLd21524LLLd32634LLLd13744LLLdL)LLLL()LLLL(dddd1641644321432143215cm71164321.ddddL④解析：所给的刻度尺读数差值表示四个钩码对弹簧的拉力所引起的形变，设每个钩码质量为m0，对弹簧的拉力所引起的形变为∆L，由胡克定律有：故：①+②+③+④得：所以有④③②①题目第2页第3页此题基于课本实验：探究弹力和弹簧伸长的关系，难点在于把利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度中的“逐差法”思想，迁移到测ΔL，目的在于充分利用测量数据，减少偶然误差。高考实验题力求体现“源于大纲，不拘泥于大纲，着重能力考查”的命题指导思想，第二个小题一般难度较高，要求在学过的实验基础上能重组、迁移，包括实验方法、数据处理方法的重组、迁移。盲目的追求变化往往很难抓住这个变化，所以学生应重点把考纲规定的学生实验内容落实好，包括每一个实验的器材，实验步骤，注意事项，误差分析，条件控制。把每个实验的原理和方法理解到位，就可以灵活运用，就可以应对高考中以课本实验为基础变化的实验。试题评析：第4页题目第2页第3页