实验三、探究弹力和弹簧伸长的关系

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1、第一章力实验三、探究弹力和弹簧伸长的关系[教学目标]：探究弹力与弹簧伸长的关系，并学习所用的科学方法。[教学重点难点]：探究弹力与弹簧伸长的关系。[课型]：实验课。[教学方法]：讲授、学生实验、练习相结合[教学互动过程]导课：我们在上课时知道，弹簧的弹力与伸长量的关系满足胡克定律，即弹力与弹簧的形变量成正比，但这个关系是怎么得到的呢？今天我们就通过实验来探究弹力与弹簧伸长的关系。一、实验目的：探究弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。二、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。这样弹力的大小可以通过测定外

2、力而得出（可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力）；弹簧的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探索弹力和弹簧伸长的定量关系。三、实验记录及数据处理弹簧的弹力用F来表示，弹簧原长（自然长度）用L0来表示，弹簧原长用L来表示，弹簧的伸长用x来表示，则x＝L－L0。1、将数据记录在下表中：（弹簧原长L0＝___cm）1234567弹力F/N原长L/cm伸长x/cm2、根据测量数据画出F-x图象：（以F为纵轴，以x为横轴）3、探究结论按照F-x图中各点的分布与走向，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

3、意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试F-x是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数或其他函数。在实验误差范围内应得出弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即F＝kx，其中k的单位由F和x的单位决定。为了加深对k的理解，可以让学生装用另外一个不同的弹簧重做这个实验，对比两个弹簧的结果会更好地认识k。即在伸长量一定时，k越大，弹力也就越大，它反映了弹簧的“劲度”。本实验是探索性实验，实验前并不知道上述规律，上述结论应由实验数据探索出来。四、注意事项1、强调实验的探究性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系。42高一物理教

4、案：赵春光第一章力1、如果是验证性实验，在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律，但这是个探究性实验，实验前并不知道这个规律，所以描点以后作的曲线是试探性的，只有在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点。2、作出直线之后要用正比例函数（一次函数）的知识写出直线所代表函数的解析式，即写出F＝kx。然后选定一组F和x，从而确定k的值，也可照此求出几个k值后求平均值，但这个实验的重点在于它的探索性，比例系数的精度不是重点。3、要认识系数k的物理意义，即在伸长量一定时，k越大，弹力也越大，它反映了弹簧的“劲度”。如果让学生用另一个

5、弹簧重做这个实验，对比两个弹簧的结果会更好地认识这一点。如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长，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。如果弹簧伸长的单位用米，弹性力的单位用牛，函数表达式中常数的单位是牛每米，即N/m。例1、如图1-61所示，弹簧秤B一端固定在墙壁上，另一端用挂钩与弹簧秤A相连，某人在水平方向上用4N拉力拉弹簧秤A，则下列说法正确的是（弹簧秤自身重力不计）（）图1-61BAA．弹簧秤A的示数为4N；B．弹簧秤B的示数为8N；C．弹簧秤A的示数为0；D．弹簧秤B的示数为4N。图1-62BAF′′F′解析：某

6、人用4N的拉力拉弹簧秤A，如实地做一下实验，可以看到两弹簧秤的指针同时移动，此时弹簧秤A的指针示数为4N，它测量的是弹簧秤B对它的拉力，这个拉力记为F′＝4N（如图1-62所示），而弹簧秤B的示数也为4N，它测量的是弹簧秤A对它的拉力，这个拉力记为F′′＝4N（如图1-62所示）。答案：AD。例2、探究弹力和弹簧形变（伸长）量的关系的实验结论表明：在不超出弹性范围的情况下，弹簧的弹力跟伸长量成正比。如果以弹簧的总长度为自变量，弹力为函数，则此时的函数关系如何？解析：设弹簧原长为L0，受外力F作用后的长度为L，因为实验结果表明F＝kx，而此时

7、的形变（伸长）量x＝L－L0，代入上面结论得：F＝kx＝k(L－L0)＝kL－kL0，即F＝kL－kL0，式中k是一个与形变无关，即与伸长无关而只决定于弹簧的常数，L0是弹簧原长，也与伸长无关，所以kL0是一个与伸长无关的常数。因此上式表示一条不过原点的直线，它的纵截距为－kL0，即以弹簧总长为自变量时，弹力是关于总长的一次函数。例3、一根劲度系数是100N/m的弹簧的原长是10cm，当它的长度为12cm时，弹簧的弹力大小是________N；若使弹簧长度再增加2cm，对弹簧的拉力需增大________N。解析：由于F＝kx，弹簧的伸长量：

8、x1＝(12－10)cm＝2cm＝0.02m，故F＝100×0.02N＝2N。42高一物理教案：赵春光第一章力由于弹簧的弹力与伸长量成正比，故若弹簧再增加2cm，对弹簧施加的拉力