20xx粵教版高中物理必修一31探究形變與彈力的關系word學案(編輯修改稿)
2025-01-13 19:16 本頁面
【文章內容簡介】 和彈簧伸長量之間的定量關系了。 【實驗器材】 圖 3111 圖 3113 圖 3112 鐵架臺、坐標紙、彈簧、鉛筆、鉤碼若干、重錘線、三角板毫、 毫米刻度尺 。 【實驗步驟】 按圖 3113 安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度 0L 。 (1)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． (2)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， L 表示彈簧的總長度， 0LLX ?? 表示彈簧的伸長量 . 1 2 3 4 5 6 7 F/N L/cm x/cm （ 3）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 變化的圖像。 （ 4）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)關系，函數(shù)表達式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù)，這個常數(shù)也可根據(jù) FX 圖像的斜率求解，XFK ??? 如 下表是某同學為探索彈簧的彈力和伸長的關系所測的幾組數(shù)據(jù)． 1 2 3 4 5 F/N x/cm （ 1） 請你在圖 3114 的坐標系中作出 F－ x圖線． （ 2） 寫出曲線所代表的函數(shù)式； （ 3） 解釋函數(shù)表達式中的常量的物理意義． 解析： 根據(jù)表中的數(shù)據(jù)描點，結合數(shù)學中函數(shù)圖象的知識解決問題． （ 1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點 ，按照圖中各點的分布與走向，應作出一條直線，使直線兩側的點數(shù)大致相同，這樣可以減少偶然誤差，如 答 圖 3114 所示． （ 2）設直線斜率為 k，由數(shù)學知識知， F＝ kx＋ C．在直線上取較遠的兩點（可以減小誤差），如點（ ， ）與（ ，），并代入上式得 k＝ ， C＝ ．所以函數(shù)表達式為： F＝（ ＋ ） N． （ 3）由 F＝ kx＋ C 知，當 x＝ 0 時， F＝ C，因此，式中常數(shù) C 表示彈簧的重力 ．若忽略彈簧的重量，則 F＝ kx，因此，式中常數(shù) k＝ F/x 表示使彈簧形變單位長度時彈簧的彈力，即勁度系數(shù)． 【實驗結論】 彈簧發(fā)生彈性形變時，彈力大小跟彈簧伸長（或縮短）的長度 X 成正比（胡克定律） KXF ?? 其中： K——彈簧的勁度系數(shù)； X——彈簧伸長（或縮短）的長度 單位：牛每米，符號 N/m ； 【注意事項】 圖 3114 答 圖 3114 ，以免彈簧超出它的彈性限度． ，從而使坐標上描的點盡可能稀疏一些，這樣作出的圖線較為精確． 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． ，所描的點不一定都落在圖線上，但應注意一定要使各點均勻分布在圖線的兩側． ． [例 4] （單選） 下列關于實驗 “探究彈力與彈簧伸長的關系 ”的說法中正確的是 ( ) A．實驗中 k 的具體數(shù)值必須計算出來 B．如果沒有測出彈簧原長，用彈簧長度 L 代替 x， F—L 圖線也是過原點的一條直線 C．利用 F—x 直線可求出 k 值 D．實驗時要把所有點連到線上，才能探索得到真實 規(guī)律 解析： 本實驗是探究彈力 F和彈簧伸長量 x之間的關系，若畫出 F—x圖像，則斜率為 k值，若用彈簧長度 L 代替 x，則圖線不過原點，會與橫軸 L 有一截距 L0， L0為彈簧原長，所以A、 B 錯， C 對．把描出的各點連線時，不一定把所有的點都連在線上，只要使不在線上的各點均勻分布在線的兩側即可， D 錯． 答案： C [例 5] （單選） 某同學做 “探究彈力和彈簧伸長量的關系 ”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長 0L ，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測出彈簧伸長后的 長度 L，把 ( 0LL? )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 3115 所示圖像中的 ( ) 解析： 本題主要考查用圖像法來描述彈簧的彈力與其伸長量間的關系．由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量 x≠0，所以選 C. 答案： C 觸類旁通 4. 某同學在研究學習中，利用所學的知識解決了如下問題：一輕彈簧豎直懸掛在某一深度為 h＝ cm、且開口向下的小筒中 (沒有外力作用時彈簧的下部分位于筒內，但測力計可以與彈簧的下端接觸 )，如圖 3117甲所示．如果本實驗的長度測量工具只能測出筒的下端彈簧的長度 L，現(xiàn)要測出彈簧的原長 L0 和彈簧的勁度系數(shù)，該同學通過改變 L 而測出對應的彈力 F，作出 F－ L變化的圖線如圖 3116已 所示，則彈簧的勁度系數(shù)為 ________N/m，彈簧的原長 L0＝ ________cm. 圖 3115 圖 3116 解析： 根據(jù)胡克定律 F＝ k(h＋ L－ L0)＝ kL＋ k(h－ L0)，從圖中知道當 L＝ 0 時 F＝ 10 N；當L＝ 10 cm 時， F＝ 20 N；代入方程聯(lián)立得 k＝ 100 N/m， L0＝ cm. 答案： 100 5． (2021揭陽高一質檢 )為了探究彈簧彈力 F 和彈簧伸長量 x 的關系，李強同學選了甲、乙 兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖 3117所示的圖像．從圖像上看，該同學沒能完全按實驗要求做，使圖像上端成為曲線，圖像上端成為曲線是因為 ________．這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為：甲彈簧為 ________N/m，乙彈簧為 ________N/要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應選彈簧 ________(填 “甲
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