实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系

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1、实验二探究弹力和弹簧伸长的关系【实验原理】1．如图实Ⅱ－1所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．抓纲扣本·落实基础【实验目的】1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系．2．学会用列表法和图象法处理实验数据．2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了．【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、铅笔．【实验过程】一、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．如图实Ⅱ－2所

2、示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度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，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.二、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．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．【误差分析】1．弹簧拉力大小的不

3、稳定会造成误差．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，待稳定后再读数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，测量时尽量精确地测量弹簧的长度．【注意事项】1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．［

4、例1］(2012·广东理综)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________方向(填“水平”或“竖直”)．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6.数据如下表.剖题探法·突破考点考点一实验原理的理解及数据处理表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)如图实Ⅱ－3所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________

5、的差值(填“L0”或“Lx”)．代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)[解析](1)弹簧的轴线必沿重力方向(竖直向下)，只有当弹簧轴线与刻度尺平行时，刻度尺读数才能准确反映弹簧的长度，故都应在竖直方向．(2)当弹簧静止时，刻度尺读数才准确；从表中数值可知，刻度尺的精确度为1mm，故应估读到0.1mm，因此L3数值记录不规范．(3)由m0g＝k(Lx－

6、L0)和m0g＋nmg＝k(Ln－L0)得nmg＝k(Ln－Lx)，所以横轴应为弹簧长度与Lx的差值．[答案](1)竖直(2)静止L31mm(3)Lx(4)4.910[特别提醒]掌握该实验的实验原理，熟悉该实验的各个操作步骤并理解为什么这样操作，达到灵活应用、以不变应万变．［例2］(2013·郑州模拟)在“探究弹簧弹力和伸长量的关系”实验中，采用如图实Ⅱ－4甲所示的实验装置，利用钩码的重力对弹簧提供恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．考点二实验的改进及分析(1)有一个同学通过以上实验，已经把6组数据对应的坐标在坐标系中描

7、出，请作出F－L图象；(2)请根据你作的图象得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m；(3)根据该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验内容及数据的表格(不必填写实验测得的具体数据)；(4)该同学实验时，把弹簧水平放置进行测量，与通常将弹簧悬挂进行测量相比较：优点是_______________________________________．缺点是_________