《實(shí)驗(yàn)：探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》相互作用——力PPT
第一部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1．探究彈簧彈力與形變量間的關(guān)系。
2．學(xué)會(huì)利用列表法、圖像法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3．學(xué)會(huì)根據(jù)Fx、Fl圖像求出彈簧的勁度系數(shù)。
實(shí)驗(yàn)原理
1．彈簧受力會(huì)發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān)，沿著彈簧的方向拉伸彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時(shí)，彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上相等；如圖所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼受到的重力大小相等。因此我們可以通過(guò)對(duì)彈簧懸掛不同重物并求出對(duì)應(yīng)的形變量即可探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系。
2．彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出；形變量可由彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧的原長(zhǎng)求得。
3．建立直角坐標(biāo)系，以縱坐標(biāo)表示彈力大小F，以橫坐標(biāo)表示彈簧的形變量x，在坐標(biāo)系中描出實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的圖線，即可探究彈簧彈力與形變量間的關(guān)系。
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實(shí)驗(yàn)探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系PPT，第二部分內(nèi)容：數(shù)據(jù)處理
1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼受到的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的形變量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn)，得出彈力F隨彈簧形變量x變化的圖像。由實(shí)際作出的F x圖像可知，圖像為過(guò)原點(diǎn)的直線。
2．以彈簧形變量為自變量，寫出彈力和彈簧形變量之間的函數(shù)關(guān)系，函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù)，這個(gè)常數(shù)也可根據(jù)F x圖像的斜率求解，k＝ΔFΔx。
注意事項(xiàng)
1．所掛鉤碼不要過(guò)重，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出其彈性限度。
2．每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀一些，這樣作出的圖像更精確。
3．測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)測(cè)量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大讀數(shù)誤差。
4．描點(diǎn)畫線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。
5．記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧形變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位。
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實(shí)驗(yàn)探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系PPT，第三部分內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)
考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與操作
[典例1] (1)在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的是_____。
A．用直尺測(cè)得彈簧的長(zhǎng)度即為彈簧的伸長(zhǎng)量
B．在懸掛鉤碼時(shí)，可以任意增加鉤碼的個(gè)數(shù)
C．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靜止
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
(2)某同學(xué)做“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧水平放置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(lái)，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，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是選項(xiàng)圖中的________。
[解析](1)彈簧的長(zhǎng)度不等于彈簧的伸長(zhǎng)量，伸長(zhǎng)量等于彈簧的長(zhǎng)度減去彈簧的原長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤；在懸掛鉤碼時(shí)，在不超出量程的前提下可以任意增加鉤碼的個(gè)數(shù)，故B錯(cuò)誤；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，使鉤碼所受的重力等于彈簧的彈力，要待鉤碼靜止時(shí)再讀數(shù)，故C正確；彈簧所受拉力與伸長(zhǎng)量之比是勁度系數(shù)，由彈簧決定，同一彈簧的勁度系數(shù)是不變的，不同的彈簧的勁度系數(shù)不同，故D錯(cuò)誤。
(2)實(shí)驗(yàn)中用縱軸表示彈簧的伸長(zhǎng)量x，橫軸表示彈簧的拉力F(即所掛鉤碼受到的重力大小)，由胡克定律F＝kx可知，不考慮彈簧自身重力時(shí)圖像過(guò)原點(diǎn)；如果考慮彈簧自身的重力，彈簧不掛鉤碼時(shí)伸長(zhǎng)量已經(jīng)不為零，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。
[關(guān)鍵點(diǎn)撥]
解答本題關(guān)鍵：(1)明確實(shí)驗(yàn)原理，知道彈簧伸長(zhǎng)量、原長(zhǎng)和長(zhǎng)度間的關(guān)系，明確彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身決定；(2)弄清xF圖像的意義，需要注意彈簧的水平放置與豎直放置對(duì)橫、縱坐標(biāo)的影響�！ �
[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]
1．在“探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：
(1)以下是小明同學(xué)準(zhǔn)備完成的實(shí)驗(yàn)步驟，則實(shí)驗(yàn)操作的先后順序用字母排列出來(lái)為：________。
A．以彈力為橫坐標(biāo)，以彈簧伸長(zhǎng)量為縱坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作出實(shí)驗(yàn)圖像
B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定刻度尺
D．依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、…鉤碼，當(dāng)鉤碼靜止時(shí)，記下彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)
E．以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系式
F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義
(2)小華同學(xué)選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖像，根據(jù)圖像，計(jì)算出兩個(gè)彈簧的勁度系數(shù)分別為k甲＝_______N/m，k乙＝_______N/m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(3)從圖像上看，圖像上端為曲線，說(shuō)明該同學(xué)沒(méi)能完全按實(shí)驗(yàn)要求做，圖像上端成為曲線是因?yàn)開(kāi)___________________________，若要制作一個(gè)精確度較高的彈簧秤，應(yīng)選彈簧________(填“甲”或“乙”)。
考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
[典例2] 某同學(xué)做“探究彈簧彈力和形變量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。
(1)圖甲是不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，其示數(shù)為7.75 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量Δl為_(kāi)_______ cm。
(2)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來(lái)改變彈簧的彈力，關(guān)于此操作，下列選項(xiàng)中規(guī)范的做法是________(填選項(xiàng)前的字母)。
A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一個(gè)鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重
B．隨機(jī)增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度和對(duì)應(yīng)的鉤碼總重
(3)圖丙是該同學(xué)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量Δl與彈力F的關(guān)系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現(xiàn)象的主要原因是____________________________________。
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