人教版课标高中物理必修1实验探究弹力和弹簧伸长的关系省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1第四第四单单元元试验试验：探究：探究弹弹力和力和弹弹簧簧伸伸长长关系关系第第1页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1一、试验目标一、试验目标1探究弹力与弹簧伸长定量关系探究弹力与弹簧伸长定量关系2学学会会利利用用列列表表法法、图图象象法法、函函数数法法处处理理试试验验数数据据科学方法科学方法第第2页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1二、试验原理二、试验原理1弹弹簧簧受受力力会会发发生生形形变变，形形变变大大小小与与受受到到外外力力相相关关沿沿着着弹弹簧簧方方向向拉拉弹弹簧簧，当当形形变变稳稳定定时时，弹弹簧簧产产生生弹弹力力与与使它发生形变拉力在数值上是相等使它发生形变拉力在数值上是相等2用用悬悬挂挂法法测测量量弹弹簧簧弹弹力力，利利用用正正是是弹弹簧簧弹弹力力与与挂挂在弹簧下面钩码重力相等在弹簧下面钩码重力相等3弹弹簧簧长长度度可可用用刻刻度度尺尺直直接接测测出出，伸伸长长量量能能够够由由拉拉长长后后长长度度减减去去弹弹簧簧原原来来长长度度进进行行计计算算这这么么就就能能够够研研究究弹弹簧弹力和弹簧伸长量之间定量关系了簧弹力和弹簧伸长量之间定量关系了第第3页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1三、试验器材三、试验器材轻轻质质弹弹簧簧(一一根根)，钩钩码码(一一盒盒)，刻刻度度尺尺，铁铁架架台台，重重垂线，坐标纸，毫米刻度尺垂线，坐标纸，毫米刻度尺图图1第第4页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1四、试验步骤四、试验步骤1如如图图1所所表表示示，将将铁铁架架台台放放在在桌桌面面上上(固固定定好好)，将将弹弹簧簧一一端端固固定定于于铁铁架架台台横横梁梁上上，在在靠靠近近弹弹簧簧处处将将毫毫米米刻刻度度尺尺(最最小小分分度度为为1 mm)固固定定于于铁铁架架台台上上，并并用用重重垂垂线线检检验验刻刻度尺是否竖直度尺是否竖直2记下弹簧下端不挂钩码时所对应刻度记下弹簧下端不挂钩码时所对应刻度L0.3在在弹弹簧簧下下端端挂挂上上一一个个钩钩码码，待待钩钩码码静静止止后后，记记下下弹簧下端所对应刻度弹簧下端所对应刻度L1.第第5页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1钩码钩码个数个数刻度刻度伸伸长长量量x弹弹力力F0123 6L0L1L2L3 L6X1L1L0X2L2L0X3L3L0 X6L6L0F1F2F3 F6第第6页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修14.用用上上面面方方法法，记记下下弹弹簧簧下下端端挂挂2个个、3个个、4个个钩钩码码时时，弹弹簧簧下下端端所所对对应应刻刻度度L2、L3、L4、，并并将将所所得得数数据据统计统计在表格中在表格中5用用xnLnL0计计算算出出弹弹簧簧挂挂1个个、2个个、3个个钩钩码码时时弹弹簧簧伸伸长长量量，并并依依据据当当地地重重力力加加速速度度值值g，计计算算出出所所挂挂钩钩码码总总重重力力，这这个个总总重重力力就就等等于于弹弹簧簧弹弹力力大大小小，将将所所得得数据填入表格数据填入表格第第7页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修16依依据据所所测测数数据据在在坐坐标标纸纸上上描描点点，最最好好以以弹弹簧簧弹弹力力为纵为纵坐坐标标，以，以弹弹簧伸簧伸长长量量为为横坐横坐标标7按按照照图图中中各各点点分分布布与与走走向向，尝尝试试作作出出一一条条平平滑滑曲曲线线(包包含含直直线线)所所画画点点不不一一定定恰恰好好都都在在这这条条曲曲线线上上，但但要要注意使曲注意使曲线线两两侧侧点数大致相同点数大致相同8以以弹弹簧簧伸伸长长量量为为自自变变量量，写写出出曲曲线线所所代代表表函函数数，首先首先尝试尝试一次函数，假如不行一次函数，假如不行则则考考虑虑二次函数二次函数9解解释释函数表示式中常数物理意函数表示式中常数物理意义义第第8页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1五、注意事项五、注意事项1试试验验中中弹弹簧簧下下端端挂挂钩钩码码不不要要太太多多，以以免免弹弹簧簧被被过过分拉伸，超出弹簧弹性程度分拉伸，超出弹簧弹性程度2要使用轻质弹簧，且要尽可能多测几组数据要使用轻质弹簧，且要尽可能多测几组数据3本本试试验验是是探探究究性性试试验验，试试验验前前并并不不知知道道其其规规律律，所所以以描描点点以以后后所所作作曲曲线线是是试试探探性性，只只是是在在分分析析了了点点分分布布和和走向以后才决定用直线来连接这些点走向以后才决定用直线来连接这些点第第9页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修14假假如如试试验验中中不不用用弹弹簧簧伸伸长长而而用用弹弹簧簧总总长长为为横横坐坐标标，得得到到不不是是正正百百分分比比函函数数，关关系系较较为为复复杂杂，所所以以最最好好用用弹弹簧簧伸伸长为长为横坐横坐标标5统统计计数数据据时时要要注注意意弹弹力力及及弹弹簧簧伸伸长长量量对对应应关关系系及及单单位位第第10页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1六、误差分析六、误差分析1钩钩码码标标值值不不准准确确，弹弹簧簧长长度度测测量量不不准准确确带带来来误误差差2画图时描点及连线不准确也会带来误差画图时描点及连线不准确也会带来误差第第11页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1【例例1】下下表表是是某某同同学学在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量关关系系”试验试验中所中所测测几几组组数据数据.弹弹力力F/N0.51.01.52.02.5伸伸长长量量x/cm2.305.086.899.8012.40第第12页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(1)请请你在你在图图2中坐中坐标纸标纸上作出上作出Fx图线图线(2)写出曲写出曲线线所代表函数式所代表函数式(3)解解释释函数表示式中常量物理意函数表示式中常量物理意义义(4)若若弹弹簧簧原原长长为为40 cm，而而且且以以弹弹簧簧总总长长为为自自变变量量，请请你写出它函数式你写出它函数式图图2第第13页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1解解析析：(1)依依据据表表中中数数据据描描点点，按按照照图图中中各各点点分分布布与与走走向向，应应作作出出一一条条直直线线，使使直直线线两两侧侧点点数数大大致致相相同同，这这么么能能够降低偶然误差，如图够降低偶然误差，如图3所表示：所表示：图图3第第14页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(2)设设直直线线斜斜率率为为k，由由数数学学知知识识知知，FkxC.在在直直线线上上取取较较远远两两点点(能能够够降降低低误误差差)，如如点点(9.80,2.0)与与(2.30,0.5)，并并代代入入上上式式得得k0.2 N/cm，C0.04 N，所所以以函函数数表表示示式为：式为：F(0.2x0.04)N.(3)由由FkxC知知，当当x0时时，FC，所所以以，式式中中常常数数C表示弹簧重力为表示弹簧重力为0.04 N.若若忽忽略略弹弹簧簧重重力力，则则Fkx.所所以以，式式中中常常数数kF/x表表示使弹簧形变单位长度时弹簧弹力，即劲度系数示使弹簧形变单位长度时弹簧弹力，即劲度系数(4)设设弹弹簧簧总总长长为为Lx，则则FkxCk(Lx40)C(0.2Lx7.96)N.第第15页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1答答案案：(1)见见图图3(2)(0.2x0.04)N(3)弹弹簧簧重重力力为为0.04 N(4)(0.2Lx7.96)N第第16页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1【例例2】某某同同学学和和你你一一起起探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长关关系系，并并测测弹弹簧簧劲劲度度系系数数k，做做法法是是：先先将将待待测测弹弹簧簧一一端端固固定定在在铁铁架架台台上上，然然后后将将最最小小刻刻度度是是毫毫米米刻刻度度尺尺竖竖直直放放在在弹弹簧簧一一侧侧，并并使使弹弹簧簧另另一一端端指指针针恰恰好好落落在在刻刻度度尺尺上上当当弹弹簧簧自自然然下下垂垂时时，指指针针指指示示刻刻度度数数值值记记作作L0；弹弹簧簧下下端端挂挂一一个个50 g砝砝码码时时，指指针针指指示示刻刻度度数数值值记记作作L1；弹弹簧簧下下端端挂挂两两个个50 g砝砝码码时时，指指针针指指示示刻刻度度数数值值记记作作L2；挂挂七七个个50 g砝砝码时码时，指，指针针指示刻度数指示刻度数值记值记作作L7.第第17页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(1)下下表表统统计计是是该该同同学学已已测测出出6个个值值，其其中中有有两两个个数数值值在在统计时统计时有有误误，它，它们们代表符号分代表符号分别别是是_和和_.代表代表符号符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度刻度数数值值/cm1.703.405.108.6010.312.1第第18页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1图图4第第19页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(2)试试验验中中，L3和和L7两两个个值值还还没没有有测测定定，请请你你依依据据图图4所表示将所表示将这这两个两个测测量量值值填入填入统计统计表中表中(3)为为充充分分利利用用测测量量数数据据，该该同同学学将将所所测测得得数数值值按按以以下下方法逐一求差，分方法逐一求差，分别计别计算出了三个差算出了三个差值值：d1L4L06.90 cm；d2L5L16.90 cm；d3L6L27.00 cm；请请你你给给出第四个差出第四个差值值：d4_cm.第第20页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(4)依依据据以以上上差差值值，能能够够求求出出每每增增加加50 g砝砝码码弹弹簧簧平平均均伸伸长长量量L，L用用d1、d2、d3、d4表表示示式式子子为为：L_，代入数据解得，代入数据解得L_cm.(5)计计算算弹弹簧簧劲劲度系数度系数k_N/m(g取取9.8 m/s2)解析：解析：(1)L5、L6两组数据在读数时均没有估读值两组数据在读数时均没有估读值(2)用用最最小小刻刻度度是是毫毫米米刻刻度度尺尺测测量量时时，正正确确读读数数并并统统计计到毫米下一位，即到毫米下一位，即L36.85 cm，L714.05 cm.(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值d4L7L3(14.056.85)cm7.20 cm.第第21页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1第第22页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1第第23页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修11在在“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量关关系系”试试验验中中，以以下下说说法正确是法正确是()A弹弹簧被拉伸簧被拉伸时时，不能超出它，不能超出它弹弹性程度性程度B用用悬悬挂挂砝砝码码方方法法给给弹弹簧簧施施加加拉拉力力，应应保保持持弹弹簧簧位位于于竖竖直位置且直位置且处处于平衡状于平衡状态态C用直尺用直尺测测得得弹弹簧簧长长度即度即为弹为弹簧伸簧伸长长量量D用用几几个个不不一一样样弹弹簧簧，分分别别测测出出几几组组拉拉力力与与伸伸长长量量，得出拉力与伸得出拉力与伸长长量之比相等量之比相等第第24页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1解解析析：本本题题主主要要考考查查使使用用弹弹簧簧时时应应注注意意问问题题，还还有有用用图图象象法法来来描描述述弹弹簧簧弹弹力力与与其其伸伸长长量量间间关关系系本本试试验验中中应应以以需需要要研研究究一一根根弹弹簧簧为为试试验验对对象象，在在弹弹性性程程度度内内经经过过增增减减砝砝码码数数目目，以以改改变变对对弹弹簧簧拉拉力力，来来探探索索弹弹力力与与弹弹簧簧伸伸长长关关系系，所以选所以选A、B.答案：答案：AB第第25页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修12某某同同学学做做“探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长量量关关系系”试试验验，他他先先把把弹弹簧簧平平放放在在桌桌面面上上使使其其自自然然伸伸长长，用用直直尺尺测测出出弹弹簧簧原原长长L0，再再把把弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂起起来来，挂挂上上砝砝码码后后测测出出弹弹簧簧伸伸长长后后长长度度L，把把LL0作作为为弹弹簧簧伸伸长长量量x，这这么么操操作作，因因为为弹弹簧簧本本身身重重力力影影响响，最最终终画画出出图图线线可可能能是是下下列列图图中中哪哪一一个个()第第26页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1解解析析：原原长长测测量量值值小小于于真真实实值值，设设误误差差为为l，弹弹簧簧实实际际伸伸长长量量xxl，弹弹力力与与伸伸长长量量成成正正比比，即即Fk(xl)，所以最终图线是，所以最终图线是C.答案：答案：C第第27页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修13某某同同学学在在做做“研研究究弹弹簧簧形形变变量量与与外外力力关关系系”试试验验时时，将将一一轻轻弹弹簧簧竖竖直直悬悬挂挂让让其其自自然然下下垂垂，测测出出其其自自然然长长度度；然然后后在在其其下下部部施施加加外外力力F，测测出出弹弹簧簧总总长长度度L，改改变变外外力力F大大小小，测测出出几几组组数数据据，作作了了外外力力F与与弹弹簧簧总总长长度度L关关系系图图线线如如图图5所表示所表示(试验过试验过程是在程是在弹弹簧簧弹弹性程度内性程度内进进行行)图图5第第28页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1由由图图可知可知该弹该弹簧自然簧自然长长度度为为_cm；该弹该弹簧簧劲劲度系数度系数为为_N/m.答案：答案：1050第第29页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修14(舟舟山山中中学学)在在研研究究弹弹簧簧形形变变与与外外力力关关系系试试验验中中，将将弹弹簧簧水水平平放放置置测测出出其其自自然然长长度度，然然后后竖竖直直悬悬挂挂让让其其自自然然下下垂垂，在在其其下下端端竖竖直直向向下下施施加加外外力力F，试试验验过过程程是是在在弹弹簧簧弹弹性性程程度度内内进进行行用用统统计计外外力力F与与弹弹簧簧形形变变量量x作作出出Fx图图线线如如图图6所所表表示示，由由图图可可知知弹弹簧簧劲劲度度系系数数为为_，图图线线不不过过坐坐标标原原点点原原因因是是因因为为_第第30页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1图图6第第31页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1答案：答案：200 N/m弹簧本身有重力弹簧本身有重力第第32页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修15用用如如图图7所所表表示示装装置置测测定定弹弹簧簧劲劲度度系系数数，被被测测弹弹簧簧一一端端固固定定于于A点点，另另一一端端B用用细细绳绳绕绕过过定定滑滑轮轮挂挂钩钩码码，旁旁边边竖竖直直固固定定一一最最小小刻刻度度为为mm刻刻度度尺尺，当当挂挂两两个个钩钩码码时时，绳绳上上一一定定点点P对对应应刻刻度度如如图图乙乙ab虚虚线线所所表表示示，再再增增加加一一个个钩钩码码后后，P点点对对应应刻刻度度如如图图乙乙cd虚虚线线所所表表示示，已已知知每每个个钩钩码码质质量量为为50 g，重重力力加加速速度度g9.8 m/s2，则则被被测测弹弹簧簧劲劲度度系系数数为为_N/m.挂三个挂三个钩码时弹钩码时弹簧形簧形变变量量为为_cm.第第33页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1图图7第第34页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1答案：答案：702.10第第35页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修16某某同同学学用用如如图图8所所表表示示装装置置做做探探究究弹弹力力和和弹弹簧簧伸伸长长关关系系试试验验他他先先测测出出不不挂挂钩钩码码时时弹弹簧簧下下端端指指针针所所指指标标尺尺刻刻度度，然然后后在在弹弹簧簧下下端端挂挂上上钩钩码码，并并逐逐一一增增加加钩钩码码，测测出出指指针针所所指指标标尺尺刻刻度度，所所得得数数据据列列表表以以下下：(重重力力加加速速度度取取g9.8 m/s2)图图8第第36页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(1)依依据据所所测测数数据据，在在如如图图9所所表表示示坐坐标标纸纸上上作作出出弹弹簧簧指指针针所指所指标标尺刻度尺刻度x与与钩码质钩码质量量m关系曲关系曲线线钩码质钩码质量量m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标标尺刻度尺刻度x/102 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50第第37页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1图图9(2)依依 据据 所所 测测 得得 数数 据据 和和 关关 系系 曲曲 线线 能能 够够 判判 断断，在在_N范范围围内内弹弹力力大大小小与与弹弹簧簧伸伸长长关关系系满满足足胡胡克克定定律律，这这种种规规格格弹弹簧簧劲劲度系数度系数为为_N/m.第第38页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1解解析析：本本例例主主要要考考查查用用图图象象法法处处理理数数据据方方法法，以以及及依依据试验结果据试验结果(图象图象)判断分析试验结论能力判断分析试验结论能力(1)依依据据题题目目中中所所测测量量数数据据进进行行描描点点，然然后后用用平平滑滑曲曲线线(或直线或直线)连接各点，在连接时应让尽可能多点落在线上连接各点，在连接时应让尽可能多点落在线上(偏偏差差比比较较大大点点舍舍去去)不不在在线线上上点点尽尽可可能能平平均均分分配配在在线线两侧，如图两侧，如图10.第第39页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(2)依依据据所所画画图图象象能能够够看看出出，当当m5.00102 g0.5 kg时时，标标尺尺刻刻度度x与与砝砝码码质质量量m成成正正百百分分比比函函数数关关系系，所所以以当当F4.9 N范范围围内内弹弹力力大大小小与与弹弹簧簧伸伸长长关关系系满满足足胡胡克克定定律律由由胡胡克克定定律律Fkx可可知知，图图线线斜斜率率大大小小在在数数值值上上等等于于弹弹簧簧劲度系数劲度系数k，即，即第第40页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1答案：答案：(1)见图见图10(2)4.9 N25.0 N/m图图10第第41页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修17(兰兰州州模模拟拟)用用纳纳米米技技术术处处理理过过材材料料叫叫纳纳米米材材料料，其其性性质质与与处处理理前前相相比比会会发发生生很很多多改改变变如如机机械械性性能能会会成成倍倍地地增增加加，对对光光反反射射能能力力会会变变得得很很低低，熔熔点点会会大大大大地地降降低低，甚至有特殊磁性质甚至有特殊磁性质现现有有一一纳纳米米合合金金丝丝，欲欲测测出出其其伸伸长长量量x与与所所受受到到拉拉力力F、长度、长度L、截面直径、截面直径D关系关系第第42页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(1)测测量量上上述述物物理理量量需需要要主主要要器器材材是是：_、_、_等等(2)若若试试验验中中测测量量数数据据以以下下表表，依依据据这这些些数数据据请请写写出出x与与F、L、D间间关关系系式式：x_.(若若用用到到百百分分比比系系数数，可用可用k表示表示)第第43页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1长长度度L/cm拉力拉力F/N伸伸长长量量x/cm直径直径D/mm50.0100.0200.05.000.0400.200.400.8010.000.0400.400.801.605.000.0800.100.200.40第第44页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1(3)在在研研究究并并得得到到上上述述关关系系过过程程中中，主主要要利利用用科科学学研研究究方法是方法是_(只需写出一个只需写出一个)(4)若若有有一一根根合合金金丝丝长长度度为为20 cm，截截面面直直径径为为0.200 mm，使使用用中中要要求求其其伸伸长长量量不不能能超超出出原原长长百百分分之之一一，那那么么这这根合金根合金丝丝能承受最大拉力能承受最大拉力为为_N.解解析析：(2)由由题题目目所所给给数数据据分分析析可可知知：当当力力、直直径径一一定定时时，伸伸长长量量与与长长度度成成正正比比，当当力力、长长度度一一定定时时，伸伸长长量量与与直直径径成成反反比比，当当长长度度、直直径径一一定定时时，伸伸长长量量与与力力成成正正比比，有：有：xkFL/D(取一组数据验证，式中系数不为零取一组数据验证，式中系数不为零)第第45页页物理高考总复习人教版新课标第一模块 必修1答答案案：(1)弹弹簧簧测测力力计计刻刻度度尺尺螺螺旋旋测测微微器器(2)x(3)控制变量法控制变量法(4)62.5第第46页页