《實驗：探究彈簧彈力與形變量的關系》相互作用——力PPT
第一部分內容：實驗目的
1．探究彈簧彈力與形變量間的關系。
2．學會利用列表法、圖像法、函數法處理實驗數據。
3．學會根據Fx、Fl圖像求出彈簧的勁度系數。
實驗原理
1．彈簧受力會發生形變，形變的大小與受到的外力有關，沿著彈簧的方向拉伸彈簧，當形變穩定時，彈簧的彈力與使它發生形變的拉力在數值上相等；如圖所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼受到的重力大小相等。因此我們可以通過對彈簧懸掛不同重物并求出對應的形變量即可探究彈簧彈力與形變量的關系。
2．彈簧的長度可用刻度尺直接測出；形變量可由彈簧伸長后的長度減去彈簧的原長求得。
3．建立直角坐標系，以縱坐標表示彈力大小F，以橫坐標表示彈簧的形變量x，在坐標系中描出實驗所測得的各組數據(x，F)對應的點，用平滑的曲線將這些點連接起來，根據實驗所得的圖線，即可探究彈簧彈力與形變量間的關系。
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實驗探究彈簧彈力與形變量的關系PPT，第二部分內容：數據處理
1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼受到的重力)為縱坐標，以彈簧的形變量x為橫坐標，用描點法作圖。連接各點，得出彈力F隨彈簧形變量x變化的圖像。由實際作出的F x圖像可知，圖像為過原點的直線。
2．以彈簧形變量為自變量，寫出彈力和彈簧形變量之間的函數關系，函數表達式中常數即為彈簧的勁度系數，這個常數也可根據F x圖像的斜率求解，k＝ΔFΔx。
注意事項
1．所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出其彈性限度。
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，這樣作出的圖像更精確。
3．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩定狀態時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大讀數誤差。
4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側。
5．記錄數據時要注意彈力及彈簧形變量的對應關系及單位。
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實驗探究彈簧彈力與形變量的關系PPT，第三部分內容：實驗考點
考點一 實驗原理與操作
[典例1] (1)在“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗中，以下說法正確的是_____。
A．用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量
B．在懸掛鉤碼時，可以任意增加鉤碼的個數
C．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靜止
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“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗，他先把彈簧水平放置在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，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L－L0作為彈簧的伸長量x，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是選項圖中的________。
[解析](1)彈簧的長度不等于彈簧的伸長量，伸長量等于彈簧的長度減去彈簧的原長，故A錯誤；在懸掛鉤碼時，在不超出量程的前提下可以任意增加鉤碼的個數，故B錯誤；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，使鉤碼所受的重力等于彈簧的彈力，要待鉤碼靜止時再讀數，故C正確；彈簧所受拉力與伸長量之比是勁度系數，由彈簧決定，同一彈簧的勁度系數是不變的，不同的彈簧的勁度系數不同，故D錯誤。
(2)實驗中用縱軸表示彈簧的伸長量x，橫軸表示彈簧的拉力F(即所掛鉤碼受到的重力大小)，由胡克定律F＝kx可知，不考慮彈簧自身重力時圖像過原點；如果考慮彈簧自身的重力，彈簧不掛鉤碼時伸長量已經不為零，故A、C、D錯誤，B正確。
[關鍵點撥]
解答本題關鍵：(1)明確實驗原理，知道彈簧伸長量、原長和長度間的關系，明確彈簧的勁度系數由彈簧本身決定；(2)弄清xF圖像的意義，需要注意彈簧的水平放置與豎直放置對橫、縱坐標的影響?！ ?/p>
[對點訓練]
1．在“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗中：
(1)以下是小明同學準備完成的實驗步驟，則實驗操作的先后順序用字母排列出來為：________。
A．以彈力為橫坐標，以彈簧伸長量為縱坐標，用描點法作出實驗圖像
B．記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L0
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刻度尺
D．依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個、…鉤碼，當鉤碼靜止時，記下彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內
E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關系式
F．解釋函數表達式中常數的物理意義
(2)小華同學選了甲、乙兩根規格不同的彈簧進行測試，根據測得的數據繪出如圖所示的圖像，根據圖像，計算出兩個彈簧的勁度系數分別為k甲＝_______N/m，k乙＝_______N/m(結果保留三位有效數字)。
(3)從圖像上看，圖像上端為曲線，說明該同學沒能完全按實驗要求做，圖像上端成為曲線是因為____________________________，若要制作一個精確度較高的彈簧秤，應選彈簧________(填“甲”或“乙”)。
考點二 數據處理和誤差分析
[典例2] 某同學做“探究彈簧彈力和形變量的關系”的實驗。
(1)圖甲是不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，其示數為7.75 cm；圖乙是在彈簧下端懸掛鉤碼后指針所指的標尺刻度，此時彈簧的伸長量Δl為________ cm。
(2)本實驗通過在彈簧下端懸掛鉤碼的方法來改變彈簧的彈力，關于此操作，下列選項中規范的做法是________(填選項前的字母)。
A．逐一增掛鉤碼，記下每增加一個鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重
B．隨機增減鉤碼，記下增減鉤碼后指針所指的標尺刻度和對應的鉤碼總重
(3)圖丙是該同學描繪的彈簧的伸長量Δl與彈力F的關系圖線，圖線的AB段明顯偏離直線OA，造成這種現象的主要原因是____________________________________。
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