实验02探究弹力和弹簧伸长的关系

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1、实验一探究弹力和弹簧伸长的关系浸实验基础«<(对应学生用书P29)一、实验目的1.探究弹力与弹簧伸长量的定量关系.2.学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据.二、实验原理4刻度尺b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.三、实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸四、实验步骤1.安装实验仪器2.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3.根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长为横坐标.4.按照在图屮所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线

2、(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人致相同.&例1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.877■7>7N420812162Dx/cm图(b)图LNO12-EH-45厂nrM一nrrlt忙41I-1L〉J(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持状态.(2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度兀的关系图线，由此图线可得该弹簧的原长x0=cm,劲度系数k=N/m.(3)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)所示吋，该弹簧的长度兀=cm.解析：(1)弹簧是竖

3、直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态；(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,F2N伸长量为4cm;根据胡克定律F=kx,有：£=左=004m=5°N/m;(3)由图(c)得到弹簧的弹力为3N,根据图(b)得到弹簧的长度为10cm.答案：⑴竖直(2)4,50⑶10［总结提升］解决本题的关键掌握弹力与弹簧伸长关系的实验步骤，会描点作图，掌握作图的方法.会从图象中分析数据，本题中先组装器材，然后进行实验，最后数据处理.伸长量等于实际长度减去原长.以纵轴表示弹簧的弹力，横轴表示弹簧的伸长量

4、，描点作图.让尽量多的点落在直线上或分居直线两侧.根据F与x成正比关系，写出表达•式.实验能力《《(对应学生用书P30)一、数据处理1•列表法将测得的F、x填入设计好的表格屮，可以发现弹力F与弹簧伸长量兀的比值在误差允许范围内是相等的.2.图象法以弹赞伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、兀各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线.3.函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系.二、注意事项1.不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹赞的弹性限度.2.尽量多测儿组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测儿

5、组数据.3.观察所描点的走向：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.统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的対应关系及单位.三、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2某同学在探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数h主要实验步骤如下：将待测弹赞的一端固定在铁架台上，然后将毫米刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好指在刻度尺上.当弹簧自然下垂时，指针的指示值记作弹簧下端挂一个祛码时

6、，指针的指示值记作厶H弹簧下端挂两个祛码时，指针的指示值记作厶2……:挂七个磁码时，指针的位置如图所示，指针的指示值记作厶7.已知每个祛码的质量均为50g,测量记录表:(1)实验屮，厶7的值还未读出，请你根据上图将这个测量值填入记录表屮・(2)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了四个'差值:d]=Z>4—厶0，〃2=厶5—L,〃3=厶6—厶2，〃4=厶7—厶3・根据以上差值，可以求出每增加50g祛码的弹簧平均伸长量△厶.△厶用小、必、如d4表示的式子为AL=.(3)计算弹簧的劲度系数k=N/m.(g取9.8m/s2).

7、解析：⑴尺的最小分度值为1mm,刻度尺读数：L7=14.05cm(2)根据以上差值，可以求出每增加50g硅码的弹簧平均伸长量△厶.△厶用Z、心、“3、&表示的式子为：d+〃2+〃3+〃4d+〃2+〃3+〃4△厶=4X416其中d=L4—厶()=4△厶，〃2=厶5—厶1=4A厶，“3=厶6—厶2=4△厶，dq=厶7—厶3=4△厶⑶根据胡克定律有：g)g=kL,充分利用测量数据，k=AFAx0.05X9.8,1.75X10_i=28“加答案：（1）14.05（14.03〜14.07均可）(2).〃1+〃2+〃3+〃416（3）28-实验创新«<(对应学生

8、用书P3I)本实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，