人教版高一物理必修一3.2探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+能力+知识点)

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高中物理 第3章 实验1 探究弹力与弹簧伸长量的关系 新人教版必修1

高中物理 第3章 实验1 探究弹力与弹簧伸长量的关系 新人教版必修1

实验数据的方法. 钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出,弹簧的
实 铁架台、弹簧、毫 伸长量x=l-l0. 验 米刻度尺、钩码若 3.图象法处理实验数据:作出弹簧弹力F与弹
器 干、坐标纸、铅笔 簧伸长量x的关系图象,根据图象可以分析弹簧
材 等.
弹力和弹簧伸长量的关系.
整理课件
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[要点归纳] 一、实验步骤 1.按图示安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的 长度l0.
第三章 相互作用
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实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系
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实验目的和器材
实验原理
1.探究弹簧弹力和弹 1.弹簧弹力F的确定:弹簧下端悬挂钩码,静止

簧伸长的定量关 的钩码处于平衡状态,弹力大小与所挂钩码的

系.
重力大小相等,即F=mg.

2.学会用图象处理 的
2.弹簧的伸长量x的确定:弹簧的原长l0与挂上
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[研习经典] 一、实验原理的考查 [典例1] 某同学做“探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系”的 实验.实验装置如图所示,刻度尺(最小刻度为毫米)的0刻度线 与弹簧簧弹力,并记录下此时弹簧长度,进而求得弹簧的 劲度系数k.重力加速度取g=10 m/s2.
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二、数据处理与分析 [典例2] 某同学通过在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码,探究 弹力和弹簧伸长量的关系.若弹簧的弹力用F表示,弹簧挂上 钩码后的总长度用L表示,下表中是该同学记录的实验数据,实 验中弹簧始终未超出弹性限度.(取g=10 m/s2)
钩码质量m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度
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三、误差分析 1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.为 了减小误差,要尽量多测几组数据. 2.弹簧竖直悬挂时,弹簧自身的重力会带来系统误差.为 了减小误差,实验中应使用轻质弹簧.

高中物理 实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 胡克定律

高中物理 实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 胡克定律

【跟踪训练】
1.(母题追问)在【典例】中,F1=10 N、l1=10 cm;F2=30 N、l2=20 cm。该弹簧的 劲度系数为 ( )
A.100 N/m
B.200 N/m
C.300 N/m
D.400 N/m
【解析】选D。设弹簧的劲度系数为k,原长为l0。根据胡克定律有:F1=k(l0-l1) 、 F2=k(l2-l0),解得k=400 N/m,故选项D正确。
第三章 相互作用 第二节 弹力
第2课时 实验:探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
胡克定律
一、实验目的 1.知道科学探究的过程,探究弹簧_弹__力__和弹簧形变量的关系。 2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 二、实验器材 铁架台(带横杆)、_毫__米__刻__度__尺__、重垂线、轻弹簧、钩码若干、坐标纸、 铅笔等。
误差分析
系统 误差
偶然 误差
产生原因 弹簧自身重力 钩码标值不准确 弹簧拉力大小不稳定 弹簧长度测量不准确
描点、作图不准确
减小方法
选轻质弹簧
用弹簧秤测量比较后选用
稳定后再读数
固定刻度尺,多次测量
坐标轴的标度尽量大些,尽量 多的点落在线上或均匀分布 于线的两侧
【思考·讨论】 测量弹簧长度时,刻度尺为什么要靠近弹簧? 提示:靠近弹簧,减小读数误差。
(3)斜率:劲度系数 k= F
x
提醒:应用胡克定律时,要注意弹簧是伸长还是压缩。
【问题探究】 图甲表示弹簧处于原长状态;图乙表示弹簧处于拉伸状态;图丙表示弹簧处于压 缩状态。
试结合上述情景,讨论下列问题: (1)在公式F=kx中,x表示的是什么意义? (2)图乙中在拉力F的作用下弹簧的长度为l1,则F等于多少? (3)图丙中在压力F′的作用下弹簧的长度为l2,则F′等于多少? 提示:(1)x表示的是弹簧伸长的长度或缩短的长度。 (2)F=k (l1-l0)。 (3)F′=k(l0 -l2)。

2020学年高中物理3.2弹力教案新人教版必修1(2021-2022学年)

2020学年高中物理3.2弹力教案新人教版必修1(2021-2022学年)

知识纲要导引(4)了解弹力在生产生活中的应用。

知识点一弹性形变和弹力玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,压力和支持力各是怎么产生的?提示:桥面受向下的弹力,是因为汽车轮胎发生了弹性形变,由于要恢复原状,对桥面有向下的作用力.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变,由于要恢复原状,对汽车有向上的作用力.知识点三胡克定律1.弹力的大小与形变的大小的关系:弹性形变越大,弹力越大,形变消失,弹力随着消失.2.胡克定律:(1)实验表明,弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=kx.(2)k为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号用N/m表示.(3)比较而言,k越大,弹簧越“硬";k越小,弹簧越“软”.ﻬ核心一弹力有无的判断1.直接法:根据弹力产生的条件判断(1)物体间相互接触;(2)发生弹性形变.两个条件必须同时满足才有弹力产生,适用于形变比较明显的情况.2.假设法:例如(图甲),挡板AB被拿走后,球会下降,而将挡板AC拿走后,球仍会静止,故球只受AB对它的支持力这一个弹力.球形物体虽与墙接触,假设它们之间有弹力作用,球形物体将不会处于静止状态,故球形物体只受重力和地面对物体的支持力两个力作用.例1。

一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接触,A、B两点是球与墙和地面的接触点,则下列说法正确的是()A.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力【解析】物体在竖直方向上受重力和支持力,二力平衡,在水平方向上虽然与墙壁接触,但不挤压,不受墙壁的弹力,选项B正确,A、C、D错误.【答案】 B误区警示判断弹力有无的误区(1)误认为只要接触就一定有弹力的作用,而忽略弹力产生的另一个条件-—发生弹性形变.(2)误认为形变不明显就无法判断弹力的有无,而忽略了用假设法、运动状态判断法、作用效果法等判断方法.训练1[2019·山西柳林高一期末]在下图中a、b表面均光滑,天花板和地面均水平,则a、b ﻬ间一定有弹力的是()解析:A、C错:假设a、b间有弹力,则a、b会分开;B对:假设a、b间没有弹力,则悬线竖直;D错:假设斜面a撤去,b依然处于静止状态,故a、b间无弹力.答案:B核心二弹力方向的判定及大小的计算1.弹力的方向:弹力的方向由施力物体形变的方向决定,弹力的方向总是与施力物体形变的方向相反,与施力物体恢复形变的方向相同.弹力的方向“有面—垂直、有绳—沿绳、有杆不一定沿杆”.2.三种弹力的区别(1)绳的弹力(2)杆的弹力(3)弹簧的弹力:弹簧既可产生拉力,又可产生支持力,一般形变变化需要一段时间,弹力不能突变.ﻬ例2按下列要求画出图中所示物体所受的弹力的示意图.(1)图甲中斜面对物块的支持力;(2)图乙中用细绳悬挂靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力;(3)图丙中大半球面对小球的支持力;(4)图丁中光滑但质量分布不均的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间,试画出小球所受弹力;(5)图戊中质量分布均匀的杆被细绳拉住而静止,画出杆所受的弹力.【解析】解答本题时要明确以下三点:①当点与面(或曲面)接触时,弹力方向与面之间的关系.②绳上弹力方向的特点.③接触面为球面时,弹力方向的延长线或反向延长线的特点.各物体所受弹力如图所示:【答案】见解析弹力方向的判定方法(1)根据形变的方向判断.具体判断步骤:明确被分析的弹力→确定施力物体→分析施力物体形变的方向→确定该弹力的方向.(2)根据不同类型弹力的方向特点判断.支持力和压力总是垂直于接触面指向被支持或被压的物体,绳的拉力总是沿绳指向绳收缩的方向.训练2如图所示,一根弹性杆的一端固定在倾角为30°的斜面上,杆的另一端固定一个质量为m=0。

高中物理第三章实验探究弹力与弹簧伸长量的关系课件新人教版必修1

高中物理第三章实验探究弹力与弹簧伸长量的关系课件新人教版必修1

1.(多选)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验,以 下说法正确的是( )
A.弹簧被拉伸时,拉力越大越好 B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要使弹簧保持竖直 状态 C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止 状态时读数 D.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
解析:选 BC 弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,选 项 A 错误;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要使弹簧保持竖 直状态,此时弹簧的弹力等于钩码的重力,选项 B 正确;用悬挂 钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读数,选 项 C 正确;用刻度尺测得弹簧的长度不是伸长量,是原长和伸长 量之和,选项 D 错误.
结束 语 同学们,你们要相信梦想是价值的源泉,相信成
功的信念比成功本身更重要,相信人生有挫折没 有失败,相信生命的质量来自决不妥协的信念,
考试加油。
六、注意事项 1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的 13 _弹__性__限__度___. 2 . 测 弹 簧 长 度 时 , 一 定 要 在 弹 簧 竖 直 悬 挂 且 处 于 14 _平__衡__状__态___时测量,刻度尺要保持 15 __竖__直__并靠近弹簧,以免增 大误差. 3.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注 意一定要使 16 __各__点__均__匀__分布在曲线的两侧. 4.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.
高中物理第三章实验探究弹力与弹簧伸 长量的关系课件新人教版必修1
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4.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验,他在竖 直悬挂的弹簧下端加挂钩码,如图是他根据实验数据在给定的坐 标系中作出的弹簧总长度 l 与钩码质量 m 的关系图线.实验时弹 簧始终未超过弹性限度,弹簧自身质量不计.根据图象可以计算 出这根弹簧的(取 g=10 m/s2)

人教版高中物理必修一精品课件 第3章 相互作用——力 1. 第2课时 实验探究弹簧弹力与形变量的关系

人教版高中物理必修一精品课件 第3章 相互作用——力 1. 第2课时 实验探究弹簧弹力与形变量的关系
平滑的曲线(包括直线),弹力F随弹簧伸长量x变化
的图线如图所示。根据图线可知,弹簧发生弹性形
变时,弹力F的大小跟弹簧的伸长量x成正比。
2.计算弹簧的劲度系数:以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之
间的函数关系,则有F=kx,其中常数k为弹簧的劲度系数,大小等于F-x图像
Δ
的斜率,即 k=Δ 。
应用体验
【例2】 某同学做探究弹簧弹力与形变量的关系的实验时,设计了如图甲
所示的实验装置,将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将毫米刻度尺固
定在弹簧一侧,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。每个钩码的质量都是10 g。实验数据见下表。(g取
解得k=20 N/m。当F=0时,弹簧长度为原
长,l0=3.00 cm。
(3)在F-l图像中,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,A正确;斜率表示劲度系数,故a的劲度系数大于b的劲度系数,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。
方法技巧
两类弹簧弹力图像的比较
5.0 N/m。(计算结果保留
量x。由图像可得结论:弹簧的劲度系数k=
2位有效数字,重力加速度g取10 m/s2)
解析 (1)实验中需要测量弹簧伸长的长度,故需要刻度尺。
(2)由于 F=kx=mg,则

k=

=
20×10-3 ×10
-2
4×10
N/m=5.0 N/m。
探究点二
误差分析和注意事项
知识归纳
(3)函数法:根据实验数据,找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。

高一物理必修一人教版3.实验1实验探究弹力和弹簧伸长的关系

高一物理必修一人教版3.实验1实验探究弹力和弹簧伸长的关系

缺点是:弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的系
统误差。 答案:见解析
者之间的不同,明确三者之间的关系。
(4)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。
(5)建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的量值要适 当,不可过大,也不可过小。 (6)描线的原则是尽量使各点落在描画出的线上,少数点分布于 线两侧,描出的线不应是折线,而应是光滑的曲线。
【规律方法】
2.用悬挂法测量弹簧的弹力,运用的正是弹簧的弹力与挂在弹
簧下面的钩码的重力相等。
3.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长 度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力 和弹簧伸长量之间的定量关系,即寻求F=kx的关系。
三、实验器材 轻质弹簧、钩码(一盒)、铁架台、坐标纸、毫米刻度尺。 四、实验过程 1.实验步骤
5
l5=
x5=l5-l0=
m5=
F5=
2.数据处理 (1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸
长量x为横坐标,用描点法作图。按图中各点的分布与走向,
尝试做出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定都正好 在这条线上,但要注意使各点大致均匀分布在曲线两侧,个别
点若偏离较大,可以舍去,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图
缺点在于:________________________________________。
【思路点拨】本题是对探究弹力和弹簧伸长的关系的进一步深 化和创新,在实验原理和数据处理等方面是相同的。
【解析】(1)描点连线法。用平滑的曲线将各点连接起来,使 点落在图线上,不能落在线上的点均匀分布在图线两侧,偏离图ຫໍສະໝຸດ 线过远的点应舍去,如图所示。

2025人教版高中物理必修一知识点-专题进阶课六 弹簧模型

2025人教版高中物理必修一知识点-专题进阶课六 弹簧模型

专题进阶课六弹簧模型核心归纳1.胡克定律(1)内容:在弹性限度内,弹簧发生弹性形变时,弹力F的大小跟伸长或缩短的长度x 成正比。

(2)表达式:F=kx①k为劲度系数,由本身的材料、长度、绕圈横截面积等决定。

②x为形变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L-L0|,不能将x当作弹簧的长度L。

2.涉及弹簧的瞬时性问题(1)轻弹簧、橡皮条模型的形变量大,形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,它们的自由端连接有物体时其弹力的大小不能突变,往往可以看成是不变的。

提醒:若弹簧只有一端有附着物时弹力突变为零。

(2)几类瞬时性问题比较:类别形变特点弹力方向能否突变橡皮条明显沿橡皮条收缩方向不能轻弹簧明显沿弹簧轴线方向不能轻绳微小沿绳收缩方向能轻杆微小不确定能3.轻弹簧连接体模型(1)同条件同加速度轻弹簧连接体模型的动力学计算问题:力的质量正比例分配原则法:一起加速运动的物体,物体间的相互作用力按质量正比例分配。

(2)轻弹簧连接体模型接触与脱离的临界极值问题刚好脱离时物体间的弹力恰好为零,两物体此时的速度、加速度均相同。

典题例析角度1涉及弹簧的牛顿第二定律【典例1】(2024·淄博高一检测)质量均为5kg的物块1、2放在水平面上并用轻质弹簧测力计相连,如图所示,物块1的表面光滑,物块2与地面间的动摩擦因数为0.2,整个系统在水平拉力F作用下向左做匀加速运动,此时弹簧测力计的示数为15N;若拉力变为2F,其他条件不变,重力加速度大小取g=10m/s2,则此时弹簧测力计的示数为()A.30NB.25NC.20ND.15N【解析】选B。

当拉力F作用时,对整体,加速度a=-B21+2,对物块2:F T-μm2g=m2a,F T=15N,联立得F=20N;若拉力变为2F,对整体,加速度a1=2-B21+2=3m/s2,对物块2:F T'-μm2g=m2a1,代入数据得F T'=25N,故选B。

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2011高考总复习PPT课件

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2011高考总复习PPT课件
5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系 及单位.
六、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.
【例 1】
下表是某同学在“探究弹力和弹簧伸长量
的关系”实验中所测的几5 2. 0 2.5
2.要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据. 3.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.如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横 坐标,得到的不是正比例函数,关系较为复杂,因此最好
用弹簧的伸长为横坐标.
三、实验器材 轻质弹簧 ( 一根 ) ,钩码 ( 一盒 ) ,刻度尺,铁架台,重
垂线,坐标纸,毫米刻度尺.
图1
四、实验步骤 1.如图 1所示,将铁架台放在桌面上 (固定好),将弹
簧的一端固定于铁架台的横梁上,在靠近弹簧处将毫米刻
度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查 刻度尺是否竖直. 2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0. 3.在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下 弹簧下端所对应的刻度L1.
钩码个数 0 1 2 3 ⋮ 6
刻度 L0= L1= L2= L3= ⋮ L6=
伸长量x X1=L1-L0 X2=L2-L0 X3=L3-L0 ⋮ X6=L6-L0
弹力F F1= F2= F3= ⋮ F6=
4. 用上面方法,记下弹簧下端挂 2 个、 3 个、 4 个 …… 钩码时,弹簧下端所对应的刻度 L2、L3、L4、…,并将所
______.
代表 符号 刻度 数值 /cm L0 L1 L2 1. 3. 5. 70 40 10 L

人教版高一物理必修一3.2探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+能力+知识点)

人教版高一物理必修一3.2探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+能力+知识点)

探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+提升)打卡物理:让优秀成为习惯【好题精选】1.(2020·陕西高陵高一月考)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

(1)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F弹簧长度x的关系图线。

由此图线可得该弹簧的原长x0=______cm,劲度系数k=______N/m。

(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,读数为______N。

2.(2020·大庆铁人中学高一月考)为了探究弹力和弹簧伸长的关系,某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示图像。

(1)从图像上看,该同学没能完全按照实验要求做,从而使图像上端成为曲线,图像上端成为曲线是因为____________________________________。

(2)这两根弹簧的劲度系数分别为________ N/m和________N/m(结果保留三位有效数字);若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选弹簧________(选填“甲”或“乙”)。

3.(2020·常州市第一中学高一月考)在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中,第一组同学设计了如图1所示的实验装置。

在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码。

先测出不挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。

①在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度—图线________。

x对应的数据点,请把第4次测量的数据对应点描绘出来,并作出F x—图线可知,下列说法正确的是___________。

(选填选项前的字母)①根据①所得的F xA.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比C.该弹簧的劲度系数为25N/mD.该弹簧的劲度系数为0.25N/m①第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖直悬挂完成试验。

高一物理必修一课件第三章实验一探究弹力与弹簧伸长量的关系

高一物理必修一课件第三章实验一探究弹力与弹簧伸长量的关系

1. 准备实验器材
2. 测量原始长度
3. 施加砝码并测量
4. 分析数据
5. 得出结论
将弹簧悬挂在铁架台上 ,确保其处于自然状态 ,没有受到额外的力。
使用刻度尺测量弹簧的 原始长度,并记录数据 。
逐个增加砝码,每次增 加后都要等待弹簧稳定 后,使用刻度尺测量其 长度,并记录数据。注 意要轻拿轻放砝码,避 免对实验造成干扰。
工程应用
在建筑、桥梁等工程结构中 ,常常需要用到弹性元件来 缓冲和减小振动。通过选择 合适的弹簧和劲度系数,可 以实现结构的减振和稳定性 控制。
THANKS
感谢观看
根据实验数据,绘制出 弹力与弹簧伸长量之间 的关系图。通过观察图 像,分析弹力和伸长量 之间的定量关系。
根据实验结果和图像分 析,得出弹力与弹簧伸 长量之间的数学关系式 ,并验证胡克定律的正 确性。
03
数据记录与处理
Chapter
数据记录表格设计
表格应包含实验序号、弹簧原 长、弹簧伸长量、弹力大小等 基本信息。
高一物理必修一课件第三章实验一
探究弹力与弹汇报簧人:伸XX 长量的关系
20XX-01-23
目录
• 实验目的与原理 • 实验器材与步骤 • 数据记录与处理 • 弹力与弹簧伸长量关系探究 • 误差来源及减小措施 • 实验结论与拓展应用
01
实验目的与原理
Chapter
实验目的
探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。 学习使用测量工具进行精确测量。 培养实验操作能力和分析问题的能力。
通过绘制弹力与弹簧伸长量的散点图 ,观察两者之间的关系。
根据定量关系式,分析弹簧的劲度系 数,评估弹簧的性能。
04
弹力与弹簧伸长量关系探究

2021-2022学年高一物理期末备考训练第12讲 探究弹力与弹簧伸长量的关系 (解析版)

2021-2022学年高一物理期末备考训练第12讲 探究弹力与弹簧伸长量的关系 (解析版)

2021-2022学年高一物理期末备考点拨训练第12讲 探究弹力与弹簧伸长量的关系弹力大小和胡克定律 (1)弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小,形变消失,弹力消失轻绳、轻弹簧内部各处弹力大小相等。

(2)胡克定律①内容:在弹性限度内,弹簧弹力F 的大小与弹簧的伸长(或缩短)量x 成正比。

②公式:F =kx ,式中k 为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米,符号是N/m 。

③图象:根据胡克定律,弹力与弹簧伸长量的关系可用F-x 图象表示,如图所示。

这是一条通过原点的倾斜直线,其斜率tan Fk xα==。

④利用F-x 图象,很容易得到胡克定律的另一种表达式:F k x ∆=∆,x ∆是弹簧长度的变化量,F ∆是弹力的变化量。

(3)注意事项①F =kx 中的x 是弹簧的形变量,是弹簧伸长(或缩短)的长度,而不是弹簧的总长度。

②F =kx 中的k 是弹簧的劲度系数,它反映了弹簧的“软”“硬”程度,大小由弹簧本身的性质决定,与弹力大小无关,k 大就是“硬”弹簧。

③在应用F =kx 时,要把各物理量的单位统一到国际单位制中。

④胡克定律只能计算轻弹簧的弹力,而其他的弹力与形变量间的关系比较复杂,要找其大小,只能依物体的受力及运动状态来确定。

(4)误差分析 产生原因 减小方法偶然误差 弹簧长度测不准 ①在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量; ②多测几次。

①坐标轴选取合适的标度;作图不准 ②描点画线时一定要让尽量多的点落在图线上,不在图线上的点要均匀分布在图线的两侧。

【例题1】如图所示,一轻弹簧放在光滑的水平面上,左端固定在竖直墙壁上,当用8N 的力水平向右拉弹簧右端时,弹簧的伸长量为4cm ;当用12N 的力水平向左压弹簧右端时,弹簧压缩量为(设上述两种情况中弹簧的形变均为弹性形变)( )A .4cmB .6cmC .8cmD .4cm【答案】B【解析】根据F =kx 得,劲度系数8N 2N/cm 4cmF k x === 当用12N 的力水平向左压弹簧右端时,弹簧弹力为12N ,根据胡克定律,压缩量为12N 6cm 2N/cmF x k ''===故选B 。

高中物理探索弹力和弹簧伸长的关系人教版第一册

高中物理探索弹力和弹簧伸长的关系人教版第一册

探索弹力和弹簧伸长的关系
实验目的
探索弹力和弹簧伸长的关系。

培养学生进行实验研究的科学方法。

实验器材
铁架台,弹簧,砝码,刻度尺,坐标纸。

实验原理
弹簧受到拉力会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等,弹簧的伸长越大,弹力也就越大。

实验步骤
1.测量弹簧的伸长(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据。

2.根椐所测数据在坐标纸上描点,最好以力为纵坐标,以弹簧的伸长为横坐标。

3.按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同。

4.以弹簧的伸长为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数……
注意事项
给弹簧施加拉力不要太大,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。

实验记录与数据处理
(1)将测量的数据填入下表.
(2)在坐标纸上描点作图.
实验结论
由坐标纸上得到的F-x图象(一条过原点的直线)可知:弹力F与弹簧伸长量x成正比,令比例系数为k,则可以写成函数式:F=kx,这就是胡克定律。

式中的k就是弹簧的劲度系数。

练习
(1)在“探索弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,所得出的函数表达式中常数的物理意义是
(2)如果以弹簧的总长为自变量,所写出的函数式应为
(3)如果弹簧伸长的单位用m、弹力的单位用N,函数表达式中常数的单位是
(4)有一根弹簧的长度是 15厘米,在下面挂上 0.5千克的重物后的长度变成了 18厘米,求弹簧的劲度系数。

答:这根弹簧的劲度系数为163.3N/m。

高一必修高一物理PPT课件探究弹力和弹簧伸长的关系

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(4)因为弹簧长度L=x+L0,其中x为伸长量,L0为原长
(0.463m),所以x=L-L0=L-0.463,
由F=kx 得F=6.17(L-0.463), 即为弹力F与弹簧长度L之间的函数关系. 将F-x图形向右平移0.463m,即得F-L关系图线.
•意义:-6.17×0.463为纵截距,是一个与伸长量无关的 常数.
F/N
F/N
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
2.5 2.0 1.5 1.0
L/cm
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
△x/cm
在相应的坐标纸上作出图象
得出结论
弹力与弹簧伸长量成正比。 用公式来表示: F=kx 其中k与弹簧本身有关,由材料、形状和长 度决定。
实验器材
4
轻质弹簧(一根),钩码(一
盒),刻度尺,铁架台,重
3 2
垂线,坐标纸,三角板。
1 0
我们该如何来做 这个实验呢?请 同学们先仔细观
察,然后总结实
验步骤
实验步骤
1 .将弹簧的一端挂在铁架台
上,让其自然下垂,记下弹
簧下端的位置,从悬点到该
点即为弹簧的原长.
2.如图所示,将已知质量的钩码 挂在弹簧的下端,在平衡时,记 下弹簧下端的位置,从悬点到该 位置即为弹簧变化之后的总长度 L1 ,用刻度尺测量后,连同钩码 的重力填写在记录表格里.
实验:探究弹力和弹簧伸长的关系
1、理解该实验的原理。 2、掌握实验器材的使用方法及实验步骤。 3、培养学生一丝不苟的科学精神,掌握读取数据及处 理数据的常用方法。
实验原理
弹簧受到拉力的作用长度变大,改变拉力,长度也
相应变化。竖直悬挂的物体,静止时拉力等于物体的重 力。由此我们可以探究弹簧的伸长量与弹力的关系。
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探究弹簧弹力大小与伸长量关系(基础+提升)打卡物理:让优秀成为习惯【好题精选】1.(2020·陕西高陵高一月考)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。

(1)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F弹簧长度x的关系图线。

由此图线可得该弹簧的原长x0=______cm,劲度系数k=______N/m。

(2)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤,当弹簧秤上的示数如图(c)所示时,读数为______N。

2.(2020·大庆铁人中学高一月考)为了探究弹力和弹簧伸长的关系,某同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示图像。

(1)从图像上看,该同学没能完全按照实验要求做,从而使图像上端成为曲线,图像上端成为曲线是因为____________________________________。

(2)这两根弹簧的劲度系数分别为________ N/m和________N/m(结果保留三位有效数字);若要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选弹簧________(选填“甲”或“乙”)。

3.(2020·常州市第一中学高一月考)在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中,第一组同学设计了如图1所示的实验装置。

在弹簧两端各系一轻细的绳套,利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上,另一端的绳套用来悬挂钩码。

先测出不挂钩码时弹簧的长度,再将钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度L,再算出弹簧伸长的长度x,并将数据填在下面的表格中。

①在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小F与弹簧伸长的长度—图线________。

x对应的数据点,请把第4次测量的数据对应点描绘出来,并作出F x—图线可知,下列说法正确的是___________。

(选填选项前的字母)①根据①所得的F xA.弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比B.弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比C.该弹簧的劲度系数为25N/mD.该弹簧的劲度系数为0.25N/m①第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度,然后竖直悬挂完成试验。

他们得到的F−x图线用虚线表示(实线为第一组同学实验所得)。

下列图线最符合实际的是___________A.B.C.D.①某同学想粗略测量一个原长约20cm的弹簧的劲度系数,但他手头只有一个量程是20cm的刻度尺,于是他在弹簧的中央固定一个用于读数的指针,如图3所示。

弹簧下端未悬挂钩码,静止时指针对应的刻度未l1;弹簧下端挂一质量为m的钩码,静止时指针对应的刻度为l2。

已知当地的重力加速度g,则该弹簧的劲度系数可表示为___________。

4.(2019·甘肃城关·兰州一中高三期中)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:把一开口向右、内壁光滑、深度为h=0.25m的小圆筒水平固定在桌面上,同时把一轻弹簧一端固定于小圆筒内部左端,没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内.如图甲所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l,作出F-l 图线如图乙所示.(1)由此图线可得出的结论是______;(2)弹簧的劲度系数为______N/m,弹簧的原长10=______m.(3)该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧竖直悬挂放置相比较,优点在于______.5.(2020·山东寿光市第五中学高三月考)橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x 与弹力F 成正比,即F kx =,k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关,理论与实践都表明S k YL=,其中Y 是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量。

(1)在国际单位制中,杨氏模量Y 的单位应该是_______。

A .NB .mC .N/mD .Pa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋,应用如图所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值。

首先利用测量工具a 测得橡皮筋的长度20.00cm =L ,利用测量工具b 测得橡皮筋未受到拉力时的直径 4.000mm D =,那么根据所测的数据推测,测量工具b 应该是_______。

(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x 的实验记录。

请作出F x —图像_______,由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k =_________N/m 。

拉力F /N 5 10 15 20 25伸长量x/cm 1.6 3.2 4.7 6.4 8(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y =__________。

6.(2020·全国高三零模)某科技小组想测定弹簧托盘秤内部弹簧的劲度系数k ,拆开发现其内部简易结构如图(a)所示,托盘A 、竖直杆B 、水平横杆H 与齿条C 固定连在一起,齿轮D 与齿条C 啮合,在齿轮上固定指示示数的指针E ,两根完全相同的弹簧将横杆吊在秤的外壳I 上。

托盘中不放物品时,指针E 恰好指在竖直向上的位置。

指针随齿轮转动一周后刻度盘的示数为P 0=5 kg 。

科技小组设计了下列操作:A.在托盘中放上一物品,读出托盘秤的示数P1,并测出此时弹簧的长度l1;B.用游标卡尺测出齿轮D的直径d;C.托盘中不放物品,测出此时弹簧的长度l0;D.根据测量结果、题给条件及胡克定律计算弹簧的劲度系数k;E.在托盘中增加一相同的物品,读出托盘秤的示数P2,并测出此时弹簧的长度l2;F.再次在托盘中增加一相同的物品,读出托盘秤的示数P3,并测出此时弹簧的长度l3;G.数出齿轮的齿数n;H.数出齿条的齿数N并测出齿条的长度l。

(1)小组同学经过讨论得出一种方案的操作顺序,即a方案:采用BD步骤。

①用所测得的相关量的符号表示弹簧的劲度系数k,则k=________。

②某同学在实验中只测得齿轮直径,如图(b)所示,并查资料得知当地的重力加速度g=9.80 m/s2,则弹簧的劲度系数k=________。

(结果保留三位有效数字)(2)请你根据科技小组提供的操作,设计b方案:采用:________步骤;用所测得的相关量的符号表示弹簧的劲度系数k,则k=________。

【参考答案】 1.4 50 4.6【解析】(1)[1][2]弹簧处于原长时,弹力为零,故原长为4cm ;弹簧弹力为2N 时,弹簧的长度为8cm ,伸长量为△x =4cm=0.04m根据胡克定律F =k △x有2N/m=50N/m 0.04F k x ∆==∆ (2)[3]弹簧的最小分度值为0.2,因此不估读到下一位①由图c 得到弹簧的读数为4.6N 。

2.形变量超过弹簧的弹性限度 66.7 200 甲【解析】(1)[1]在弹性限度内弹簧的弹力与形变量成正比,超过弹簧的弹性限度,则此规律不成立,所以所给的图像上端成为曲线,是因为形变量超过弹簧的弹性限度。

(2)[2][3]甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为24N/m=66.7N/m 610F k x -==∆⨯甲甲甲 28N/m=200N/m 410F k x -==∆⨯乙乙乙 [4]要制作一个精确程度较高的弹簧测力计,应选用一定的外力作用时形变量大的弹簧,故选弹簧甲。

3.见解析 BC C 212()mg l l - 【解析】[1]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出图象如图所示[2]AB .由图示F x —图象可知:弹簧的弹力F 与伸长量r 的图象是过原点的一条倾斜直线,P 与x 成正比,故A 错误,B 正确;CD .由胡克定律:F =kx 可知,劲度系数为F k x= 由图示—F x 图象可知,弹簧的劲度系数为23.0N/m 25N/m 12.010F k x -===⨯ 故C 正确,D 错误。

故选BC 。

[3]弹簧竖直悬挂时,弹簧在自身重力作用下要伸长,即竖直悬挂时弹簧的原长比水平放置在桌面上所测原长要长,两种情况下弹簧的劲度系数相同,两图象平行,由图示图线可知,C 正确,ABD 错误。

故选C 。

[4]由题意可知,弹策的伸长量212()x l l =-由胡克定律与平衡条件得mg kx = 解得212()mg k l l =- 4.弹簧弹力和弹簧形变量成正比 100 0.15 水平放置可以消除由于弹簧自身重力造成的误差【解析】(1)[1]从乙图中可以看出F x∆∆为定值,即弹簧弹力和弹簧形变量成正比 (2)[2]从乙图中可知,当外力为零时弹簧的长度为根据胡克定律可得()()00F k h l l kl k h l =+-=+- 图乙中的斜率表示弹簧的劲度系数,故有()23010N/m 100N/m 20010F k x -∆-===∆-⨯ [3]从乙图中得出当0l =时,10N F =,代入可得00.15m l =(3)[4]该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于避免弹簧自身所受重力对实验的影响. 5.D 螺旋测微器 见解析 3.1×102 5×106 Pa【解析】(1)[1]在弹性限度内,弹力F 与伸长量x 成正比,F kx =,由题意可知YS k L则S F kx Y x L== 解得杨氏模量FL Y xS =各物理量取国际单位得杨氏模量的单位是2N/m Pa =,故选D 。

(2)[2]根据精确度判断可知b 为螺旋测微器。

(3)[3]根据表格数据,描点、连线,可得F x -图像如图所示[4]根据斜率的物理意义表示劲度系数k ,可知2m 3.10/1N F k x=≈⨯ (4)[5]根据kL Y S= 求得6510Pa Y ≈⨯6.02P g dπ 7.96×102 N/m CAEFD 3121020306P P P g l l l l l l ⎛⎫++ ⎪---⎝⎭ 【解析】(1)[1]①弹簧的伸长量与齿条下降的距离相等,而齿条下降的距离与齿轮转过的角度对应的弧长相等,齿轮转动一周对应的弧长即为齿轮周长,即托盘中物品质量为P 0=5 kg 时弹簧的伸长量:Δx =πd因此只要测出齿轮的直径d 即可计算其周长,然后由胡克定律得:2k Δx =P 0g解得k =02P g dπ; [2]②游标卡尺读数为0.980 cm ,代入:k =02P g d π 得k =7.96×102 N/m ;(2)[3]直接测出不同示数下弹簧的伸长量也可以进行实验,即按CAEFD 进行操作,实验不需要测量齿轮和齿条的齿数,GH 是多余的;[4]求解形变量Δx 1=l 1-l 0Δx 2=l 2-l 0Δx 3=l 3-l 0则:k 1=112P g x ∆,k 2=222P g x ∆,k 3=332P g x ∆ 则:k =1233k k k ++ 联立解得:k =3121020306P P P g l l l l l l ⎛⎫++ ⎪---⎝⎭。

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