1、精品教案相互作用(一)實驗：探究彈力和彈簧伸長的關系1 .實驗原理(1)彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關。沿著彈簧的方向拉彈簧，當形變穩(wěn)定時，彈簧的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是相等的。用懸掛法測量彈簧的彈力，利用的是彈簧靜止時彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等。(2)彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可由彈簧拉長后的長度減去彈簧的原長來計算。(3)建立坐標系，以縱坐標表示彈力大小F,以橫坐標表示彈簧的伸長量x,在坐標系中描出實驗所測得的各組(x、F)對應的點，用平滑的曲線連接起來，根據(jù)實驗所得的圖線，就可探究彈力大小與伸長量間的關系。2 .實驗器材輕彈簧、鉤碼(一盒

2、)、刻度尺、鐵架臺、三角板、重垂線、坐標紙。3 .實驗步驟(1)按圖安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度10。n,rli吉:刻§1度§：尺.(2)在彈簧下懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力。(3)增加鉤碼的個數(shù)，重復上述實驗過程，將數(shù)據(jù)填入表格，以F表示彈力，1表示彈簧的總長度,=11。表示彈簧的伸長量1234567F/N0l/cmx/cm04.數(shù)據(jù)處理(1)以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖。連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線。可編輯(2)度系數(shù),以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸

3、長量之間的函數(shù)關系，函數(shù)表達式中常數(shù)即為彈簧的勁AF這個常數(shù)也可據(jù)Fx圖線的斜率求解，k=。Ax5.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)每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀一些，這樣作出的圖線更精確。(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)描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側。(5)記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力與彈簧伸長量的對應關系及單位。重唯A例析F對實驗的基本操作及注意事項的考查【典例1】如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個

4、已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系.KN(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有:(2)實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.圖線不過原點的原因是由于(4)為完成該實驗，設計的實驗步驟如下：A.以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x,F)對應的點，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lo;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；D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應

5、的刻度，并記錄在表格內，然后取下鉤碼；E.以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關系式.首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F.解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G.整理儀器.請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：.【典例2】(1)在“探究彈力和彈簧伸長量的關系”白實驗中，以下說法正確的是().A.彈簧被拉伸時，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，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C.用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D.用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等(2)某同學做“探究彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗，他先把彈簧平放在桌

6、面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長Lo,再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L,把LLo作為彈簧的伸長量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圖中的().二、實驗數(shù)據(jù)處理的方法1 .圖象法：根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在建好直角坐標系的坐標紙上描點，以彈簧的彈力F為縱軸，彈簧的伸長量x為橫軸，根據(jù)描點的情況，作出一條經過原點的直線.2 .列表法：將實驗數(shù)據(jù)填入表中，研究測量的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)在實驗誤差允許的范圍內，彈力與彈簧伸長量的比值是一常數(shù).3 .函數(shù)法：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，找出彈力與彈簧伸長量的函數(shù)關系.【典例3】某實驗小組做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗.實驗時，

7、先把彈簧平放在桌面上，用刻度尺測出彈簧的原長Lo=4.6cm,再把彈簧豎直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一個鉤碼均記下對應的彈簧的長度x,數(shù)據(jù)記錄如下表所示.鉤碼個數(shù)12345彈力F/N1.02.03.04.05.0彈簧的長度x/cm7.09.011.013.015.0(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖中作出F-x圖線；(2)由此圖線可得，該彈簧勁度系數(shù)k=N/m；(3)圖線與x軸的交點坐標大于Lo的原因是.【典例4】在“探究彈力和彈簧伸長量的關系，并測定彈簧白勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖5所示.所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力.實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐

8、個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度.(1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標系圖6中，請作出FL圖線.2.07TF1/，0八T'，r.，T，1yI中卡一49*-P-F*iT+T+4&F占444H-H卜40»W十喑力W匕力券十；子：十：!1*+T-ifTfT-b+TTT-b-1-H+T4-+-4-FT，-D號，今+事卜等牛中441中飛需工；三箱基於門工於五茯匯工l-H-1.20.40510152fl25i70tI:ni)H-；-H4m十+H-Y號十號:t!TE；-P+-S*4N-FiFm-r-+T4-4-V<-I小卜4一4W44r-k：7：2

9、”代寸：士什”于"十十不十，寸：”；kihj.-jlj-a*-=*-4a.ih-k-a.)二:=(2)由此圖線可得出該彈簧的原長Lo=cm,勁度系數(shù)k=N/m.(3)試根據(jù)該同學以上的實驗情況，幫助他設計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)).(4)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于：缺點在于：.答案與解析1.【答案】(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與彈簧對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)(3)200彈簧自身存在重力(4)CBDAEFG【解析】(1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測11彈蓄原長和升率量E設井艮據(jù)實險原理，實幼中需要測量的

10、物理量有弓電笛的原長、強智所受外力與酎應的佃長量域與通蓄對應的長度)>(幻取圖象中(0.5,0和16)兩個點1代入4加可得注200口/1由于彈蓄自重的原因，使得彈蓄不加外力時就有形變量.(4)根據(jù)賓成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.2.【答案】(1)AB(2)C【解析】(1)實驗中應以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長量的關系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B。(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當一不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x>0,所以選Co3 .【答案】如圖所示(2)50(3)彈簧自身重力的影響【解析】(1)

11、用作圖法研究彈簧的彈力與其伸長量的關系，由于實驗誤差，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)描出的點有時不會完全在一條直線上。這時所作直線應盡量多地通過這些點，并使不在直線上的點盡量均勻分布在所作直線兩側.與其他的點明顯相差很遠的點應該舍去.該題中所給出的數(shù)據(jù)點恰好可以在一條直線上，所以直接描點后由刻度尺作圖即可。AF(2)在彈性限度內，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比。由AF=kAx得k=50N/m，即圖線的斜AxLo率為彈簧的勁度系數(shù)。(3)由于彈簧有一定重量，將其自然懸掛時的長度與平放時的長度不一樣，平放時稍短一些。量取時，應將彈簧一端固定在鐵架臺上的鐵夾上，讓其自然下垂，再用毫米刻度尺量得自然狀態(tài)下的原長。4 .

12、【答案】(1)見解析圖(2)520(3)、(4)見解析【解析】(1)FL圖線如圖所示:i+-+44+T-h+T-手-h-1-1一+一aI4.2i1j5h,X:卜。岸:/；二人"|斗：$jj.j-1>>>_jj_i.di-.j-j4“l(fā)t-jaj_ia,d_ki,-i中hHr：再由寸:寸:+s十+;-F+f44-»4W4-4-!-»I-9-S-ET-I4-'-V4-I+卜冷一打4死+小打斗-內斗士4+一如蟲.“i»-I-A-4-I-I-»itI&it，-Ji-J-a-一aai=,i-ihja,i_-j-a-&am

13、p;-kiiat.&a-Iri-H->i4r-：-ri-r-：-H-rS->T->i-r；->-!Ltaj!dmFdLh副金b加匿akdiiIiul4at*、*iiIihiI<；!-irriIItr-iaaiailinBBi-LT-I-1-WJ-VFLbF-hF-L-W-L0-I"TF!1-hr-1.丁IS一瀝"25i/K16:m)(2)彈簧的原長Lo即彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，Lo=5X1O2m=5cm.勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k=20N/m.(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表次數(shù)123456彈力F/N彈簧的長度L/(x102m

14、)(4)優(yōu)點是：可以避免彈簧自身重力對實驗的影響.缺點是：彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦會造成實驗誤差.1 .某同學利用如圖(a)裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關系”的實驗。(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持狀態(tài)。(2)他通過實驗得到如圖(b)所示的彈力大小F與彈簧長度x的關系圖線.由此圖線可得該彈簧的原長X0cm,勁度系數(shù)k=N/m。(3)他又利用本實驗原理把該彈簧做成一把弓t簧秤，當彈簧秤上的示數(shù)如圖所示時，該彈簧的長度xcm。2 .用如圖甲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，另一端B用細繩繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊豎直固定一最小刻度為mm的刻度尺，當掛兩個鉤碼時

15、，繩上一定點P對應刻度如圖乙中ab虛線所示，再增加一個鉤碼后，P點對應刻度如圖乙中cd虛線所示，已知每個鉤碼質量為50g,重力加速度g=9.8m/s2,則被測彈簧的勁度系數(shù)為N/m,掛三個鉤碼時彈簧的形變量為cm=匚二h三二=6 d - 一 一三三一一 一尹一已3 .某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側.彈簧軸線和刻度尺都應在方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧.時,長度記為L0；彈簧下端掛上祛碼盤時，長度記為Lx；在祛碼盤中每次增加10g祛碼，彈簧長度依次記為Li至L6.數(shù)據(jù)如下表:代表符號LoLxLiL2L3L4L5L6數(shù)

16、彳K(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為由表可知所用刻度尺的最小分度為:。(3)圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是祛碼的質量，橫軸是彈簧長度與的差值(填“L?！被颉癓x”)。(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為N/m;通過圖和表可知祛碼盤的質量為g(結果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)4 .某同學在研究性學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧一端固定于某一深度為h=0.25m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧的另一端位于筒內)，如圖甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈

17、簧的長度I,現(xiàn)要測出彈簧的原長I。和彈簧的勁度系數(shù)，該同學通過改變掛鉤碼的個數(shù)來改變I,作出FI變-化的圖線如圖乙所示。0 l(j 20 30 40 /cm(1)由此圖線可得出的結論是(2)彈簧的勁度系數(shù)為N/m,彈簧的原長lo=m；5 .某同學在做“探究彈力和彈簧伸長量的關系”的實驗中，所用實驗裝置如圖所示，所用的鉤碼每只g = 10m/s 2。試根據(jù)這些實質量都是30g。他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端，每次都測出相應的彈簧總長度，并將數(shù)據(jù)填在下表中。實驗中彈簧始終未超過彈性限度，取驗數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標系中作出彈簧所受彈力大小與彈簧總長度之間的.函數(shù)關系的

18、圖線。則:鉤碼質里(g)0306090120150彈簧總長度(cm)6.007.008.009.0010.0011.00(1)寫出該圖線的數(shù)學表達式F=N(2)圖線與橫軸的交點的物理意義是(3)該彈簧的勁度系數(shù)k=N/m；(4)圖線延長后與縱軸的交點的物理意義是答案與解析1 .【答案】(1)豎直(2)450(3)10【解析】(1)為了刻度尺讀數(shù)準確，要求刻度尺保持豎直.(2)由胡克定律可得：F=k(xxo),可知：圖線與x軸的截距大小等于彈簧的原長，即xo=4cm;圖線的斜率大小等于彈簧的勁度系數(shù)k=50N/m.(3)由胡克定律可得：F=k(xX0),代入數(shù)據(jù)得x=10cm.2 .【答案】702.10【解析】增加一個鉤碼，彈簧的拉力增加AF=rmg=0.49N,彈簧的伸長量增加Ax=7mm=7X10AF0.49m,故彈簧的勁度系數(shù)為k=;N/m=70N/m.Ax7X1(T3掛三個鉤碼時，x.產50*99%，5m=2.10cm.k703 .【答案】(1)豎直(2)靜止L31mm(3)Lx(4)4.910【解析】D為保證涯醬的形變只由法碼和硅碼盤的重力引起,所以