探究弹簧的弹力和弹簧的伸长的关系

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1、狮山高中2014学年度第一学期高二物理理科学案编制时间：2014年9月19日使用周次：第4周力学实验：探究弹力与弹簧伸长的关系  【复习目标】1、知道弹簧弹力和弹簧伸长量的定量关系【F=kx=k（L-L0）】2、学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据重难点：1、理解实验原理      2、弄清实验的步骤            3、学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律          4、注意误差分析 【实验原理】 1．如图1所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的 弹力大小=所挂钩码的重力大小 2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长

2、量x，建立直角坐标系，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】 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线． 【实验步骤】 1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长． 2．如图2所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和L1，填入自己设计的表格中． 3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、

3、m4、m5和相应的弹簧长度L2、L3、L4、L5，并计算得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5. 【数据处理 】1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。4狮山高中2014学年度第一学期高二物理理科学案编制时间：2014年9月19日使用周次：第4周2．以弹簧的伸长量x为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．理论分析：F与x应成函数关系。 3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．图像中斜率（ 

4、）代表的物理量是提升：1、若以弹簧的整个长度作为图像的横坐标，则会作出如右的图像则l1代表的物理意义是，图像的斜率的物理意义是小结论：无论纵坐标是或是x，劲度系数k==【尝试用F=k（）来分析】2、若以x为纵坐标，F为横坐标，作出如右图的图像，则图像中斜率（ ）代表的物理量是【误差分析 】1．本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度． 2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，应尽量精确地测量弹簧的长度．3．在F－x图象上描点、作图不准确． 【注意事项】 

5、1．保静——每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等． 2．不超——弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度． 3．明确各量——测量有关长度时，应区别弹簧原长L0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系． 4．坐标系——建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过 小． 5．描线的原则——尽量使各点落在描出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线． 6．对应关系和单位——记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位

6、．【巩固练习】1、在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是(  ) （双选）4狮山高中2014学年度第一学期高二物理理科学案编制时间：2014年9月19日使用周次：第4周A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 2、以下是一位同学做“弹力与弹簧伸长的关系”的实验． （1）下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字 母排列出来是

7、_______________． A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平 滑的曲线连结起来 B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0； C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，    在弹簧附近竖直固定一刻度尺 D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个„„钩    码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度    并记录在表格内，然后取下钩码 E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式 F．解释函数表达式中常数的物理意义  （2）实验所测的几组数据在图中坐标上已描出： 在图

8、中的坐标上作出F－x图线． 写出曲线的函数表达式(x用cm作单位)