《科學(xué)探究:彈力》相互作用PPT(第2課時探究彈簧彈力的大小與伸長量的關(guān)系)
第一部分內(nèi)容:明確原理
一、實(shí)驗?zāi)康?/p>
1.探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系.
2.了解彈簧測力計的工作原理.
二、實(shí)驗器材
鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙.
三、實(shí)驗原理與設(shè)計
1.如圖1所示,在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長,由二力平衡知識可知,平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.
2.通過改變懸掛鉤碼的個數(shù)來改變彈簧彈力的大小,彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計算.
四、實(shí)驗步驟
1.安裝實(shí)驗裝置,如圖2所示,記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度l0.
2.在彈簧下端懸掛一個鉤碼,平衡時記下彈簧的總長度l1并記下鉤碼的質(zhì)量m1.
3.增加鉤碼的個數(shù),重復(fù)步驟2,并計算出每次彈簧的伸長量x和彈簧彈力F,將數(shù)據(jù)填入表格.
五、數(shù)據(jù)分析
1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線,如圖3所示.
2.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數(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),這個常數(shù)也可據(jù)F-x圖線的斜率求解,k=ΔFΔx.
六、注意事項
1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.
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,這樣作出的圖線精確.
3.測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量,刻度尺要保持豎直并靠近彈簧,以免增大誤差.
4.描點(diǎn)畫線時,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)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.
七、誤差分析
由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作,存在較大的測量誤差,另外由于彈簧自身的重力的影響,即當(dāng)未放重物時,彈簧在自身重力的作用下,已經(jīng)有一個伸長量,這樣所作圖線往往不過原點(diǎn).
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科學(xué)探究彈力PPT,第二部分內(nèi)容:典例解讀
實(shí)驗原理及操作
如圖甲所示,用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系.
(1)為完成實(shí)驗,還需要的實(shí)驗器材有:________.
(2)實(shí)驗中需要測量的物理量有:______________________________________________.
(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線,由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________ N/m.圖線不過原點(diǎn)是由于________________.
(4)為完成該實(shí)驗,設(shè)計的實(shí)驗步驟如下:
A.以彈簧伸長量為橫坐標(biāo),以彈力為縱坐標(biāo),描出各組(x,F(xiàn))對應(yīng)的點(diǎn),并用平滑的曲線連接起來;
B.記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0;
C.將鐵架臺固定于桌子上,并將彈簧的一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直固定一把刻度尺;
實(shí)驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析
(2019•安徽滁州高一期末)某實(shí)驗小組做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗,實(shí)驗時,先把彈簧平放在桌面上,用直尺測出彈簧的原長L0=4.6 cm,再把彈簧豎直懸掛起來,在下端掛鉤碼,每增加一只鉤碼記下對應(yīng)的彈簧長度L,數(shù)據(jù)記錄如下表所示:
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出F-L圖線;
(2)由此圖線可得,該彈簧勁度系數(shù)k=________N/m;
(3)圖線與L軸的交點(diǎn)坐標(biāo)大于L0的原因是_____________________________________.
實(shí)驗改進(jìn)與創(chuàng)新
(2019•四川棠湖中學(xué)高一期末)用如圖所示的裝置測定彈簧的勁度系數(shù),被測彈簧一端固定于A點(diǎn),另一端用細(xì)線繞過定滑輪掛鉤碼,旁邊附有一豎直放置的厘米刻度尺.當(dāng)掛兩個鉤碼時,線上一定點(diǎn)P對應(yīng)的刻度線如圖中的ab虛線所示,當(dāng)掛三個鉤碼時,線上一定點(diǎn)P對應(yīng)的刻度線如圖中的cd虛線所示.已知每個鉤碼的質(zhì)量為50 g,重力加速度g=9.8 m/s2.ab虛線處刻度尺讀數(shù)是d1=______m;則被測彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.
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