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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确实验二探究弹力和弹簧伸长的关系在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确实验目的和器材目的和器材实验原理原理实验目的目的1.1.探究探究弹力和力和弹簧伸簧伸长的定量的定量关系。关系。2.2.学会用列表法和学会用列表法和图像法像法处理理实验数据。数据。1.1.在在弹簧下端簧下端悬挂挂钩码时弹簧会簧会伸伸长,平衡平衡时弹簧簧产生的生的弹力与所力与所挂挂钩码的重力大小相等。的重力大小相等。2.2.弹簧的簧的长度可用刻度尺直接度可
2、用刻度尺直接测出出,伸伸长量可以由拉量可以由拉长后的后的长度减度减去去弹簧原来的簧原来的长度度进行行计算。算。这样就可以研究就可以研究弹簧的簧的弹力和力和弹簧簧伸伸长量之量之间的定量关系了。的定量关系了。实验器材器材铁架台、毫米刻度尺、架台、毫米刻度尺、弹簧、簧、钩码若干、三角板、若干、三角板、铅笔、重笔、重垂垂线、坐、坐标纸。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【实验过程】【实验过程】一、一、实验步步骤1.1.仪器安装：如器安装：如图所示所示,将将铁架台放在桌面上架台放在桌面上(固定固定好好),),将将弹簧的一端固定于簧
3、的一端固定于铁架台的横梁上架台的横梁上,在靠近在靠近弹簧簧处将刻度尺将刻度尺(最小分度最小分度为1mm)1mm)固定于固定于铁架台上架台上,并用重垂并用重垂线检查刻度尺是否刻度尺是否竖直。直。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.2.测量与量与记录：(1)(1)记下下弹簧下端不挂簧下端不挂钩码时所所对应的刻度的刻度l0 0,即即弹簧的原簧的原长。(2)(2)在在弹簧下端挂上簧下端挂上钩码,待待钩码静止静止时测出出弹簧的簧的长度度l,求出求出弹簧的伸簧的伸长量量x x和所受的外力和所受的外力F(F(等于所挂等于所挂钩码的重
4、力的重力)。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(3)(3)改改变所挂所挂钩码的数量的数量,重复上述重复上述实验,要尽量多要尽量多测几几组数据数据,将所将所测数数据填写在下列表格中。据填写在下列表格中。记录表：表：弹簧原簧原长l0 0=cmcm。次数次数内容内容1 12 23 34 45 56 6拉力拉力F/NF/N弹簧簧总长/cm/cm弹簧伸簧伸长量量/cm/cm在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确二、数据二、数据处理理1.1.以以弹力力F(F(大小
5、等于所挂大小等于所挂钩码的重力的重力)为纵坐坐标,以以弹簧的伸簧的伸长量量x x为横横坐坐标,用描点法作用描点法作图,连接各点得出接各点得出弹力力F F随随弹簧伸簧伸长量量x x变化的化的图线。2.2.以以弹簧的伸簧的伸长量量为自自变量量,写出写出图线所代表的函数表达式所代表的函数表达式,并解并解释函函数表达式中常数的物理意数表达式中常数的物理意义。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【误差分析】差分析】1.1.系系统误差：差：钩码标值不准确和不准确和弹簧自身重力的影响造成系簧自身重力的影响造成系统误差。差。2.2.偶然偶
6、然误差：差：产生原因生原因减小方法减小方法弹簧拉力大小簧拉力大小的不的不稳定定弹簧一端固定簧一端固定,另一端通另一端通过悬挂挂钩码来充当来充当对弹簧的簧的拉力拉力,待待稳定后再定后再读数数弹簧簧长度度测量量不准不准固定刻度尺固定刻度尺,多多测几次几次描点、作描点、作图不不准准坐坐标轴的的标度尽量大一些度尽量大一些,描描线时让尽可能多的点落尽可能多的点落在在线上或均匀分布于上或均匀分布于线的两的两侧在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【注意事【注意事项】1.1.所挂所挂钩码不要不要过重重,以免以免弹簧被簧被过分拉伸分拉伸,超
7、出它的超出它的弹性限度性限度,要注意要注意观察察,适可而止。适可而止。2.2.每次所挂每次所挂钩码的的质量差适当大一些量差适当大一些,从而使坐从而使坐标点的点的间距尽可能大距尽可能大,这样作出的作出的图线准确度更高一些。准确度更高一些。3.3.测弹簧簧长度度时,一定要在一定要在弹簧簧竖直直悬挂且挂且处于于稳定状定状态时测量量,以免以免增大增大误差。差。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4.4.描点画描点画线时,所描的点不一定都落在一条直所描的点不一定都落在一条直线上上,但但应注意一定要使注意一定要使各点均匀分布在直各点均
8、匀分布在直线的两的两侧。5.5.记录实验数据数据时要注意要注意弹力、力、弹簧的原簧的原长l0 0、总长l及及弹簧伸簧伸长量的量的对应关系及关系及单位。位。6.6.坐坐标轴的的标度要适中。度要适中。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【实验改改进】本本实验的系的系统误差来自差来自弹簧的重力簧的重力,所以改所以改进实验的思路的思路应该是尽可是尽可能减小能减小弹簧自身重力的影响。簧自身重力的影响。1.1.一个方案是将一个方案是将弹簧穿簧穿过一根水平光滑的杆一根水平光滑的杆,在水平方向做在水平方向做实验。2.2.另一个方案是另一个
9、方案是选择劲度系数度系数较小的小的轻弹簧簧,通通过减小减小读数的相数的相对误差来提高差来提高实验的精确度。的精确度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.3.利用利用计算机及算机及传感器技感器技术,将将弹簧水平放置簧水平放置,且一端固定在且一端固定在传感器上感器上,传感器与感器与计算机相算机相连,对弹簧施加簧施加变化的作用力化的作用力(拉力或推力拉力或推力)时,计算机算机上得到上得到弹簧簧弹力和力和弹簧形簧形变量的关系量的关系图像像(如如图甲、乙所示甲、乙所示),),分析分析图像像得出得出结论。在整堂课的教学中，刘教师总
10、是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确热点点1 1 对实验原理和原理和误差分析的考差分析的考查【例【例证1 1】某同学利用如某同学利用如图甲所示的装置甲所示的装置测量某一量某一弹簧的簧的劲度系数度系数,将将该弹簧簧竖直直悬挂起来挂起来,在自由端挂上砝在自由端挂上砝码盘。通。通过改改变盘中砝中砝码的的质量量,测得得6 6组砝砝码的的质量量m m和和对应的的弹簧簧长度度l,画出画出m-m-l图线,对应点已在点已在图上上标出出,如如图乙所示。乙所示。(重力加速度重力加速度g g取取10m/s10m/s2 2)在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习
11、，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(1)(1)采用恰当的数据采用恰当的数据处理理,该弹簧的簧的劲度系数度系数为N/mN/m。(保留保留3 3位有位有效数字效数字)(2)(2)请你判断你判断该同学得到的同学得到的实验结果与考果与考虑砝砝码盘的的质量相比量相比,结果果(选填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“相同相同”)”)。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【解【解题探究】探究】(1)(1)试根据函数根据函数图像写出像写出弹簧簧劲度系数的表达式。度系数的表达式。提示：提示：由由F=kxF=kx得得
12、 (2)(2)试分析若考分析若考虑砝砝码盘的的质量量,m-,m-l图线有什么特点。有什么特点。提示：提示：若考虑砝码盘的质量若考虑砝码盘的质量,m-,m-l图线是一条与原图线平行的倾斜直线。图线是一条与原图线平行的倾斜直线。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【解析】【解析】(1)(1)由于弹簧的弹力由于弹簧的弹力F=kxF=kx，故其劲度系数为，故其劲度系数为因此劲度系数即乙图像的斜率乘以重力加速度，即因此劲度系数即乙图像的斜率乘以重力加速度，即k=k=3.06 N/m=3.06 N/m。(2)(2)即使考虑砝码盘质量，
13、得到的乙图中的图线是与原图线平行的一即使考虑砝码盘质量，得到的乙图中的图线是与原图线平行的一条倾斜直线，斜率不变，不影响劲度系数。条倾斜直线，斜率不变，不影响劲度系数。答案：答案：(1)3.06 (2)(1)3.06 (2)相同相同 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确热点点2 2 对实验数据数据处理的考理的考查【例【例证2 2】(2014(2014新新课标全国卷全国卷)某某实验小小组探究探究弹簧的簧的劲度系数度系数k k与其与其长度度(圈数圈数)的关系。的关系。实验装置装置如如图甲所示甲所示;一均匀一均匀长弹簧簧竖直直悬
14、挂挂,7,7个指个指针P P0 0、P P1 1、P P2 2、P P3 3、P P4 4、P P5 5、P P6 6分分别固定在固定在弹簧上距簧上距悬点点0 0、1010、2020、3030、4040、5050、6060圈圈处;通通过旁旁边竖直放置的刻度直放置的刻度尺尺,可以可以读出指出指针的位置的位置,P,P0 0指向指向0 0刻度。刻度。设弹簧下端簧下端在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确未挂重物未挂重物时,各指各指针的位置的位置记为x x0 0;挂有挂有质量量为0.100kg0.100kg的砝的砝码时,各指各指针的
15、位置的位置记为x x。测量量结果及部分果及部分计算算结果如下表所示果如下表所示(n(n为弹簧的圈数簧的圈数,取重力加速度取重力加速度为9.80m/s9.80m/s2 2)。已知。已知实验所用所用弹簧簧总圈数圈数为60,60,整个整个弹簧簧的自由的自由长度度为11.88cm11.88cm。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确P P1 1P P2 2P P3 3P P4 4P P5 5P P6 6x x0 0/cm/cm2.042.044.064.066.066.068.058.0510.0310.0312.0112.01x/
16、cmx/cm2.642.645.265.267.817.8110.3010.3012.9312.9315.4115.41n n101020203030404050506060k/Nmk/Nm-1-116316356.056.043.643.633.833.828.828.8 /mN /mN-1-10.006 10.006 10.017 90.017 90.022 90.022 90.029 60.029 60.034 70.034 7在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(1)(1)将表中数据将表中数据补充完整：充完整：,。
17、(2)(2)以以n n为横坐横坐标,为纵坐坐标,在在图乙乙给出的坐出的坐标纸上画出上画出 -n -n图像。像。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(3)(3)图乙中画出的直乙中画出的直线可近似可近似认为通通过原点。若从原点。若从实验中所用的中所用的弹簧截簧截取圈数取圈数为n n的一段的一段弹簧簧,该弹簧的簧的劲度系数度系数k k与其圈数与其圈数n n的关系的表达式的关系的表达式为k=k=N/m;N/m;该弹簧的簧的劲度系数度系数k k与其自由与其自由长度度l0 0(单位位为m)m)的关系的关系的表达式的表达式为k=k=N/
18、mN/m。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【解【解题探究】探究】(1)(1)挂有挂有质量量为0.100kg0.100kg的砝的砝码时,作用于每圈作用于每圈弹簧上的簧上的弹力力_,_,弹簧的簧的劲度系数度系数k=_k=_。(2)(2)描点作描点作图时应注意使各点注意使各点_地分布在直地分布在直线的两的两侧。相等相等均匀均匀在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确【解析】【解析】(1)(1)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着
19、问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(2)(2)如图所示如图所示在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(3)(3)由图像知，直线的斜率为由图像知，直线的斜率为 故直线方程满足故直线方程满足即即k=(N/m)(k=(N/m)(在在 之间均可之间均可)。由于由于6060圈弹簧的总长度为圈弹簧的总长度为11.88 cm,11.88 cm,所以所以n n圈弹簧的原长满足圈弹簧的原长满足代入代入k=(N/m)k=(N/m)得：得：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的
20、梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确答案：答案：(1)81.7 0.012 2(1)81.7 0.012 2(2)(2)见解析图见解析图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确高考考情演高考考情演变装置装置时代化代化求解智求解智能化能化1.1.弹力的力的获得：得：弹簧簧竖直直悬挂挂,重物的重力作重物的重力作为弹簧的拉力簧的拉力,存存在在弹簧自重的影响簧自重的影响弹簧水平使用簧水平使用,重物的重力作重物的重力作为弹簧的拉簧的拉力力,消除了消除了弹簧自重的影响。簧自重的影响。2.2.图像的像的获得：由坐得：由坐标纸作作图得得F-xF-x图像像由由传感器和感器和计算机算机输入数据直接得入数据直接得F-xF-x图像。像。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确复习启示：本实验一般是在教材实验原理的基础上创设新情境进行考复习启示：本实验一般是在教材实验原理的基础上创设新情境进行考查查,因此因此,要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养,善于用教善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。