高中第三章 相互作用——力1 重力与弹力授课课件ppt

这是一份高中第三章 相互作用——力1 重力与弹力授课课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了学习目标，技能储备，实验器材，实验原理，实验步骤，数据处理，注意事项，精析典题，实验原理及操作，创新实验等内容，欢迎下载使用。

1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据.3.能根据F－x、F－l图象求出弹簧的劲度系数.
弹簧、_______、钩码、铁架台、坐标纸
1.弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码处于平衡状态，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F＝mg.2.弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l都可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0.3.图象法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图象，根据图象可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系.
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_________状态时的长度l0，即原长.
2.如图1所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5….
4.计算出每次弹簧的伸长量x(x＝______)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格.
1.建立直角坐标系，以F为纵轴，x为横轴，根据测量数据在坐标纸上描点作出F随弹簧伸长量x变化的图线，如图2所示.
2.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数.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量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.
1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度.2.测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系.为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自然下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态.3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位.4.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线.5.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响.
例1　以下是某同学所进行的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验步骤：(1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上，竖直悬挂起来，在弹簧下端挂一个钩码，记下钩码的质量m1，此时弹簧平衡，弹力大小为F1＝m1g，用刻度尺测量出此时弹簧的长度l1，并记录到表格中.
解析　中还应该测出弹簧的原长l0，此时应在不挂钩码的情况下，让弹簧保持自然下垂状态，用刻度尺测量出从悬点到弹簧下端的长度即为l0；
(3)以力F为纵坐标，以弹簧长度lx为横坐标，根据所测的数据在坐标纸上描点.
解析　建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标，因为探究的是弹力与弹簧伸长量的关系；
(2)再增加钩码，重复上述的操作，逐渐增加钩码的重力，得到多组数据.
(5)根据图线的特点，分析弹簧的弹力F与弹簧长度lx的关系，并得出实验结论.以上步骤中有三个不当之处，请将不合理的地方找出来并进行修正.
解析　应分析弹力与弹簧伸长量的关系.
(4)按坐标纸上所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(或直线).
例2　(2019·北京人大附中期中)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，设计了如图3甲所示的实验装置，将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将毫米刻度尺设置在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上.他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，测出弹簧相应的总长度.每只钩码的质量都是10 g.实验数据见下表.(g取10 N/kg)
实验数据的处理及误差分析
(1)关于本实验，下列说法正确的是________.A.悬吊钩码时，应在钩码静止后再读数B.应在弹簧的弹性限度范围内进行测量C.在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态D.在测量弹簧原长时，应将弹簧平放在水平桌面上，使 其自然伸长，并测出其长度
(2)根据上述实验数据，在图乙所示的坐标纸上，作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的关系图象，并求出该弹簧的劲度系数k＝_____ N/m.
解析　根据数据描点连线，就能得到F－l图象，如图所示，图线的斜率大小等于弹簧的劲度系数，解得k＝20 N/m.
(3)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力和弹簧长度的图象如图丙所示.下列表述正确的是________.A.a的原长比b的短B.a的劲度系数比b的小C.a的劲度系数比b的大D.测得的弹力与弹簧的长度成正比
解析　在F－l图象中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A正确；斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B错误，C正确；弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误.
例3　在“探究弹力与弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图4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个钩码逐次增加，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组数据描点在图5坐标系中，请作出F—L图线.
解析　F—L图线如图所示：
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m.
解析　弹簧的原长L0即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)试根据该同学以上的实验情况，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).
解析　记录实验数据的表格如下表
(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：_________.
解析　优点是：可以避免弹簧自身重力对实验的影响.缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差.
1.在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，弹簧弹力的大小为F，弹簧的形变量(伸长量或压缩量)为x，下列说法正确的是A.实验中劲度系数k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来，而没有其他的方法B.如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F－L图线也是过原点的一条直线C.利用F－x图线可求出劲度系数kD.实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律
解析　该实验中进行数据处理，可以采用图象法，并非只能用逐个计算的方法来求劲度系数k，故A错误；用弹簧长度L代替x，F－L图线不过原点，故B错误；在F－x图象中图线的斜率表示劲度系数，故利用F－x图线可以求出k值，故C正确；实验时并非把所有点连到线上，而是让线穿过尽量多的点，不能穿过的点尽量分布在线的两侧，这样可以剔除误差比较大的点，故D错误.
A.每个钩码的质量为0.98 kgB.实验所用刻度尺的分度值是1 mmC.每挂一个钩码，弹簧伸长12.0 cmD.实验时弹簧伸长量未超过弹性限度
2.如图6所示是“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验装置，小东认真操作、正确读数后得到的数据记录如下表.由表可知(重力加速度g＝9.8 m/s2)
解析　每个钩码的质量m＝ kg＝0.1 kg，A错.由于弹簧的长度记录到整数厘米的下一位，故所用刻度尺为厘米刻度尺，分度值为1 cm，B错.由题表可以看出，每挂一个钩码，弹簧都要伸长2 cm，C错.由所给实验数据可以看出，弹簧弹力与其伸长量成正比，符合胡克定律，故弹簧伸长量未超过它的弹性限度，D对.
3.(2019·上杭一中期中)某同学在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”时，设计了如图7(a)所示的实验装置.他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度.每只钩码的质量都是10 g.实验数据如下表所示.(弹力始终未超出弹簧的弹性限度，g取10 N/kg)
解析　根据实验数据描点连线，所得图象如图所示.
(1)试根据这些实验数据，在图(b)所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的关系图象.
(2)图象在l轴上的截距的物理意义是_____________.该弹簧的劲度系数k＝____ N/m.
4.某实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0＝4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码记下对应的弹簧长度L，数据记录如下表所示：(1)根据表中数据在图8中作出F—L图线；
(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数k＝________ N/m；
解析　图象的斜率表示劲度系数，故有：