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  • 2021-05-22 发布

【物理】2018届一轮复习人教版第2章第08讲实验:探究弹力与弹簧伸长之间的关系教案

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第08讲 实验:探究弹力与弹簧伸长之间的关系 ‎【教学目标】‎ ‎1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.‎ ‎2.探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系. ‎ ‎【教学过程】‎ ‎【实验目的】‎ ‎1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系。‎ ‎2.学会用列表法和图象法处理实验数据。‎ ‎【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的重力大小相等。‎ ‎2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。‎ ‎【实验器材】‎ 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。‎ ‎【实验过程】‎ 一、实验步骤 ‎1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺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,量出此时弹簧的长度l1,记录m1和l1,填入自己设计的表格中。‎ ‎3.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5。‎ 钩码个数 长度 伸长量x 钩码质量m 弹力F ‎0‎ l0=‎ ‎1‎ l1=‎ x1=l1-l0‎ m1=‎ F1=‎ ‎2‎ l2=‎ x2=l2-l0‎ m2=‎ F2=‎ ‎3‎ l3=‎ x3=l3-l0‎ m3=‎ F3=‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ 二、数据处理 ‎1.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。‎ ‎2.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。‎ ‎3.得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。‎ ‎【误差分析】‎ ‎1.弹簧拉力大小的不稳定会造成误差。因此,使弹簧的悬挂端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数可以提高实验的准确度。‎ ‎2.弹簧长度的测量,是本实验的主要误差来源。所以,测量时尽量精确地测量弹簧的长度。‎ ‎【注意事项】‎ ‎1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度,要注意观察,适可而止。‎ ‎2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀,这样作出的图线更精确。‎ ‎3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,以免增大误差。‎ ‎4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。‎ ‎5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。‎ ‎【典型例题】在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图所示。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测出相应的弹簧总长度。‎ ‎(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标图中描点,请作出F L图线。‎ ‎(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0=________ cm,劲度系数k=________ N/m。‎ ‎(3)试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。‎ ‎(4)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较。‎ 优点在于:__________________________________;‎ 缺点在于:__________________________________。‎ ‎【答案】(1)见解析图 (2)5 20 (3)见解析 (4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大【解析】(1)用平滑的曲线将各点连接起来,如图所示。‎ ‎(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度,由图象可知,L0=5×10-2 m=5 cm。劲度系数为图象直线部分的斜率,k=20 N/m。‎ ‎(3)记录数据的表格如下。‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 弹力F/N 弹簧的长度L/10-2 m 弹簧的伸长量x/10-2 m ‎(4)优点:避免弹簧自身所受重力对实验的影响。‎ 缺点:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大。‎