实验二研究弹力与弹簧伸长的关系

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1、一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量之间的关系．2．学会利用图象法处理实验数据．二、实验原理1．如图实－2－1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．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．三、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．四、实验操作1．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－2－2所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在

2、平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里.1234567F/NL/cmx/cm(3)在弹簧的弹性限度内改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．2．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x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数．(3)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．五、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．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，

3、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，以减小误差．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．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．六、误差分析1．钩码标值不准确及弹簧长度测量不准确带来误差．2．作图时描点及连线不准确也会带来误差．3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差．(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()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

4、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)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图实－2－3中的()[解析]本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系．(1)实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数

5、目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选A、B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x＞0，所以选C.[答案](1)AB(2)C某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，设计了如图实－2－4所示的实验装置，所用的每个钩码质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表格中．(弹力始终未超过弹性限度，g取9.8m/s2)钩码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)

6、(1)完成上面表格再根据这些实验数据在图实－2－5给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义：______________________________________.(2)在(1)中所得图线的物理意义是_________________________________________________．该弹簧的劲度系数k＝________.[解析](1)弹力的大小等于钩码所受的重力，即F＝mg.钩码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)00.294

7、0.5880.8821.1761.470根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上，可以判定F和L间是一次函数关系．画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧，函数关系图象如图实－2－6所示．该图线跟坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长．(2)图线的物理意义是表明弹簧弹力的大小和弹簧伸长量的大小成正比，由此可得k＝，将数据代入求平均值可得k＝25.3N/m.[答案]见解析