实验1:探究弹力与弹簧伸长的关系.ppt

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1、实验1:探究弹力与弹簧伸长的关系一、实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的关系。2.掌握利用图象研究两个物理量之间关系的方法。二、实验原理1.如图2-3-1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与所挂钩码的重力大小相等。2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x,建立坐标系,以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出各点(x,F),然后用平滑的曲线连结起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。三、实验器材轻质弹簧一根、钩码一盒、刻度尺、重锤、坐标纸、三角板。四、实验步骤1.如图2-3-2所示,将铁架台放于桌面上(固定好)

2、,将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上,并用重锤线检查刻度尺是否竖直。2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。3.在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度L1。4.用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个…钩码时,弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4…,并将所得数据记录在表格中。5.用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个…钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重量,这个总重量就是弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格。6.在坐标纸上建立坐标系,以弹力为纵坐标,弹簧伸长量为

3、横坐标,描出每一组数据(x,F)所对应的点。7.根据所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(不能画成折线)。8.以弹簧伸长量为自变量,弹力大小为因变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式,如果不行,写成二次函数的形式或其他形式。9.研究并解释函数表达式中常数的物理意义。图2-3-2钩码个数刻度伸长量xn=Ln-L0弹力F0L0=1L1=x1=F1=2L2=x2=F2=3L3=﹕﹕﹕﹕6L6=x6=F6=五、注意事项1.安装时,要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2.实验时,要尽量选择长度较大、匝数较多,但软硬程度(劲度系数)适中的弹簧,以每挂一个钩码(20g)弹簧伸长量

4、增大1~2cm为宜。3.读取弹簧下端所对应的刻度时,要用三角板,并且视线垂直于刻度,力求读数准确,并且要等钩码静止时,再读数。4.实验中悬挂钩码时注意不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过弹簧的弹性限度。5.要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。6.建立坐标系时,要选择合适标度,以使所画曲线占据整个坐标纸。7.画图线时,不一定要让所有各点都正好在曲线上,但应注意使曲线两侧的点大致相同,偏离太远的点要舍弃。六、误差分析本实验的误差主要来自以下两个方面:1.弹簧的长度测量不精确。2.描点、画图不精确。特别提醒:在物理学中经常用图象处理物理问题,要特别注意:①图线斜率的意义(或曲线切线斜

5、率的意义);②图线与纵轴、横轴交点的物理意义。【例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()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AB【解析】在这个实验中,需要测定弹力及其对应的弹簧长度,并且要测量多次,减少偶然误差。本实验应以需要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目,以改变对弹簧的拉力,来探究弹力与弹簧伸长的关系,所以选项A、B正确,C、D错误。热点一实

6、验原理及实验操作的考查1做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验步骤如下:A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力大小为纵坐标,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(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重),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x为自变量,写出弹力大小F与伸长量x的关系式。首先尝试写成一次函数,如果不行,再尝试着写成二次函数;F.解释函

7、数表达式中常数的物理意义;G.整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列起来:____________________。CBDAEFG【例2】下表是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”所测的几组数据:(1)请你在图2-3-3中的坐标纸上作出F-x图线;(2)写出图线所代表的函数式(x用m为单位):________;(3)写出函数表达式中常数的物理意义______________________________________________。(4)若弹簧的原长为40cm,并且以弹簧的总长度L

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