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时间:2019-09-05
《实验二研究弹力与弹簧伸长的关系》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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
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