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,高中物理·必修1·滬科版,,,第3章 力與相互作用 3.2 彈力（二）,3,1,2,探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系,學(xué)會(huì)利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),能根據(jù)F-x、F-l 圖像求出彈簧的勁度系數(shù),一. 實(shí)驗(yàn)步驟,,1．將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測(cè)出 彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0，即原長(zhǎng)． 2．如圖所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，測(cè)出此時(shí)彈簧的 長(zhǎng)度l1，記錄m1和l1. 3．改變所掛鉤碼的質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度，記錄m2、m3、 m4、m5、……和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2、l3、l4、l5、…….,4．計(jì)算出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x(x = l-l0)和彈簧受到的拉力F(F=mg)， 并將數(shù)據(jù)填入表格.,二. 數(shù)據(jù)處理,,1．建立直角坐標(biāo)系，以F 為縱軸，x 為橫軸，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用 描點(diǎn)法作圖．連接各點(diǎn)得出F隨彈簧伸長(zhǎng)量x 變化的圖線． 2．以彈簧的伸長(zhǎng)量為自變量，寫出圖線所代表的函數(shù)． 首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)． 3．得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中 常數(shù)的物理意義．,三、誤差分析 1.本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時(shí)的偶然誤差． 為了減小誤差，要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)． 2.彈簧豎直懸掛時(shí)，未考慮彈簧自身重力的影響會(huì)帶來系統(tǒng)誤差． 為了減小該系統(tǒng)誤差，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用輕質(zhì)彈簧,,四、注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免超出彈簧的彈性限度． 2．測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)l0、實(shí)際長(zhǎng)度l 及伸長(zhǎng)量x 三者之 間的不同，明確三者之間的關(guān)系． 3．記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位． 4．描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡量多的點(diǎn)落在畫出的線上，可允許少數(shù)點(diǎn) 分布于線兩側(cè)，描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線或直線． 5．盡量選輕質(zhì)彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響．,例1：某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系． (1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)． 彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(填“水平”或“豎直”)．,豎直,保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力產(chǎn)生,,(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0； 彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x； 在砝碼盤中每次增加10 g 砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記 為L(zhǎng)1至L6 . 數(shù)據(jù)如下表.表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范， 代表符號(hào)為________． 由表可知所用刻度尺的最小分度為________．,穩(wěn)定,L3,1mm,,與其他數(shù)據(jù)有效位數(shù)不同,,,(3)圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量， 橫軸是彈簧長(zhǎng)度與________的差值(填“L0”或“Lx”)． (4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m； 通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g． (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g取9.8 N/kg),Lx,4.9,10,,砝碼質(zhì)量為0， x 為0 x= L－Lx,,,彈簧 長(zhǎng)度,掛砝碼盤 后彈簧長(zhǎng)度,,,,,由胡克定律：,砝碼盤質(zhì)量：,,解析,例2：(1)在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量 的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是 ( ) A．彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的 彈性限度 B．用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加 拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直 位置且處于平衡狀態(tài) C．用刻度尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為 彈簧的伸長(zhǎng)量 D．用幾個(gè)不同的彈簧，分別測(cè)出 幾組拉力與伸長(zhǎng)量，得出拉力 與伸長(zhǎng)量之比相等,AB,,彈簧拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度與原長(zhǎng)的差,,,,,彈簧不同，勁度系數(shù)不同， 所受拉力與伸長(zhǎng)量之比是不同,,(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的 關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌 面上使其自然伸長(zhǎng)，用直尺測(cè)出彈簧 的原長(zhǎng)L0，再把彈簧豎直懸掛起來， 掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度L， 把L-L0作為彈簧的伸長(zhǎng)量x .這樣操作， 由于彈簧自身重力的影響，最后畫出 的圖線可能是 ( ),,當(dāng)不掛鉤碼時(shí)(F=0)， 彈簧的伸長(zhǎng)量x 0,C,,,,解析,1.在“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組將不同數(shù)量的鉤碼分別掛在豎直彈簧下端，進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出了所掛鉤碼的重力G 與彈簧總長(zhǎng)L 的關(guān)系圖像，如圖所示， 根據(jù)圖像回答以下問題： (1)彈簧的原長(zhǎng)為__________． (2)彈簧的勁度系數(shù)為________． (3)分析圖像，總結(jié)出彈簧彈力F 與彈簧總長(zhǎng)L 之間的關(guān)系式為________________________,10cm,1000N/m,F=1000(L-0.10) N,,,,,,,（1）G=0時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為原長(zhǎng),,,,（2）圖線的斜率表示彈簧勁度系數(shù),（3）圖線可表示為：G =1000（L - 0.10）N,,大小等于重力G,2.某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下： (g取9.8 m/s2),(1) 根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在 圖所示的坐標(biāo)紙上作出 彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺的 刻度x 與鉤碼質(zhì)量m 的 關(guān)系曲線．,(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺的刻度 x 與鉤碼質(zhì)量m 的關(guān)系曲線．,,,,,,,,,,(1)根據(jù)題目中所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn); (2)用平滑的曲線(或直線)連接各點(diǎn); (3)在連接時(shí)，應(yīng)讓盡量多的點(diǎn)落在線上; (4)不在線上的點(diǎn)盡量均勻分布在線的兩側(cè); (5)偏差比較大的點(diǎn)舍去.,,解析,,,,,,,,,(2)根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù) 和關(guān)系曲線可以判斷，在 ________N范圍內(nèi)彈力大小 與彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系滿足胡克 定律，這種規(guī)格的彈簧的 勁度系數(shù)為________N/m．,當(dāng)m≤5.00×102 g＝0.5 kg時(shí)，標(biāo)尺刻度x 與鉤碼質(zhì)量m 成一次函數(shù)關(guān)系，m＝0.5 kg，F(xiàn)=4.9 N,圖線斜率與彈簧的勁度系數(shù)k有何關(guān)系？,25.00,0～4.9,,,,,解析,再見,