2019届二轮复习实验二、探究弹力和弹簧伸长的关系课件（40张）（全国通用）

2019届二轮复习实验二、探究弹力和弹簧伸长的关系课件（40张）（全国通用）

实验二、探究弹力和弹簧伸长的关系 五、 数据处理 (1) 列表法 将测得的 F 、 x 填入设计好的表格中，可以发现弹力 F 与弹簧伸长量 x 的比值在误差允许范围内是相等的 . (2) 图象法 以弹簧伸长量 x 为横坐标，弹力 F 为纵坐标，描出 F 、 x 各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线 . (3) 函数法 弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 F ＝ kx 的关系 . 处理实验数据的方法 1. 列表分析法：分析列表中弹簧拉力 F 与对应弹簧的形变量 Δ x 的关系，可以先考虑 F 和 Δ x 的乘积，再考虑 F 和 Δ x 的比值，也可以考虑 F 和 (Δ x ) 2 的 关系或 F 和 的关系等，结论： 为常数 . 名师点睛 2. 图象分析法：作出 F － Δ x 图象，如图所示 . 此图象是 过坐标原点的一条直线，即 F 和 Δ x 成正比关系 . 作图的规则： (1) 要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、 横轴的标度，并根据数据特点正确确定坐标起点，使 所作出的图象几乎占满整个坐标图纸 . 若弹簧原长较长，则横坐标起点可以不从零开始选择 . (2) 作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧 ( 若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去 ). (3) 要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义 . 七、 注意事项 (1) 不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度 . (2) 尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据 . (3) 观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点 . (4) 统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位 . 3. 误差分析 (1) 钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差 . (2) 画图时描点及连线不准确也会带来误差 . 减小实验误差的两种方法 本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响： (1) 一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度 . (2) 另一个方案是利用传感器：将弹簧水平放置，一端固定在传感器上，对弹簧施加变化的作用力 ( 推力或拉力 ) 时，得到对应的弹簧形变量 . 特别提醒 本实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题 . 高考考情演变 装置时代化 拓展创新 求解智能化 1. 弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响 → 弹簧水平使用 ， 重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自重的影响 . 2. 图象的获得：由坐标纸作图得 F － x 图象 → 由传感器和计算机输入数据直接得 F － x 图象 . 【 例 题 1】 　 (2016· 全国卷 Ⅱ ·22) 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图 8 所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接 . 向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能 . (1) 实验中涉及到下列操作步骤： ① 把纸带向左拉直 ② 松手释放物块 ③ 接通打点计时器电源 ④ 向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是 __________( 填入代表步骤的序号 ). 图 8 【 解析 】 　 根据该实验操作过程，正确步骤应为 ④①③② . ④①③② (2) 图 9 中 M 和 L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果 . 打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz. 由 M 纸带所给的数据， 可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为 _____ m/s. 比较两纸带可知 ， ____( 填 “ M ” 或 “ L ” ) 纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大 . 答案 解析 1.29 M 图 9 【 例题 4】 某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连 . 弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图所示 . 向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面 . 通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能 . 回答下列问题： (1) 本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能 E p 与小球抛出时的动能 E k 相等 . 已知重力加速度大小为 g . 为求得 E k ，至少需要测量下列物理量中的 _____( 填正确答案标号 ). A. 小球的质量 m B. 小球抛出点到落地点的水平距离 s C. 桌面到地面的高度 h D. 弹簧的压缩量 Δ x E. 弹簧原长 l 0 √ √ √ 由此可知需要测量的量有 m 、 s 、 h ，故选 A 、 B 、 C. (2) 用所选取的测量量和已知量表示 E k ，得 E k ＝ _____. 答案 解析 (3) 图中的直线是实验测量得到的 s － Δ x 图线 . 从理论上可推出，如果 h 不变 . m 增加， s － Δ x 图线的斜率会 _____ ( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) ：如果 m 不变， h 增加， s － Δ x 图线的斜率会 _____ ( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ). 由图中给出的直线关系和 E k 的表达式可知， E p 与 Δ x 的 ____ 次方成正比 . 减小 增大 二 【 解析 】 在 Δ x 相同的情形下，弹簧的弹性势能相同，由 E p ＝ m v 0 2 可知： ① 在 m 增加时，速度 v 0 减小，因而 h 不变时 s 减小，故图线的斜率减小 . ② m 不变时， v 0 不变， h 增加时，时间变长， s 变大，故图线的斜率增大 . 由 s － Δ x 图象可知， s 正比于 Δ x ，即 s ＝ k Δ x . 所以 E p 与 Δ x 的二次方成正比 .