高考物理一轮复习讲义 探究弹力与弹簧伸长的关系

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1、探究弹力与弹簧伸长的关系验证力的平行四边形定则一、弹力与形变的关系．实验目的1．探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系．2．学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法．．实验原理1．如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与重力大小相等.2．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组（x，F）对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．．实验器材轻质弹簧（一根），钩码

2、（一盒），刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板．实验步骤：1．如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用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Ll.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……，并将所得数据记录在表格中．5．用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时

3、弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填人表格．数据处理:1．建立坐标系，标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位；2．标度：标度要适当,让所得到的图线布满整个坐标系；3．描点：描点时要留下痕迹；4．连线:让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点落在直线的两侧，误差较大的点舍弃；5．根据图象做出结论.注意事项1.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。2.测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧自然竖直状态去测量.3.为了减小误差，要尽

4、量多测几组数据.4.使用数据时应采用(lX-l0)即弹簧长度变化量.二、验证平行四边形定则实验目的验证平行四边形定则实验器材①  方木板一块②测力计两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧量角器⑨图钉实验原理利用测力计测力作矢量图验证力的平行四边形定则.实验步骤1.把橡皮条的一端固定在板上的A点.2.用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点（如图2-1）3.用铅笔记下O点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数.4.在纸上按比例作出两个力F1、

5、F2的图示，用平行四边形定则求出合力F.点拨：作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方定作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向.5.只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置O点，记下测力计的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F′的图示，比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，比较合力大小是否相等，方向是否相同.6.改变F1和F2的夹角和大小，再做两次.注意事项1.测力计使用前要校准零点。2.弹簧伸长方向和所测拉力方向应一致,并与木板平行.3.在不超出弹簧秤

6、量程的条件下，应该尽可能使弹簧秤的拉力大一些，读数时注意弹簧秤的量程及最小刻度.4.同一次实验中，橡皮筋结点Ｏ位置一定要相同。5.拉橡皮条的细线要长些,标记两条细线方向的两点要尽可能远些.【例题分类精讲】1.实验：探究弹力与弹簧伸长的关系【例1】某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度g取9.8m/s2)砝码质量m/102g01.002.003.004.005.006

7、.007.00标尺刻度x/10－2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据，在图坐标纸上作出弹簧指针所指标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.(2)根据所测得数据和关系曲线可以判断，在　　　　范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为　　　　N/m.【解析】(1)根据表中数据描点，按照各点的分布与走向，作出一条平滑曲线，如图所示.(2)由关系曲线可以看出，砝码质量在0～500g范围内，图线近似为一条直线，即满足弹簧的拉力和形变量成正比(胡

8、克定律).当不挂砝码时，弹簧的长度l0＝15×10－2m.当砝码质量m＝500g时，l≈35×10－2m，由ΔF＝mg＝kΔx解得k＝mg/(l－l0)＝N/m＝25N/m【答案】(1)见解析　(2)0～500g；25【思维提升】(1)据所给实验数据描点，然后作出平滑曲线(或直线)，注意所画的线不一定过所有点，原则是应尽量使各点较均匀地分布在曲