湖南省临湘一中2012届高中物理一轮复习 第2章 第4讲 实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系学案 新人教版必修1.doc

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1、第四讲实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系实验目的：1．探究弹力与弹簧______的定量关系2．学会利用列表法、图像法、函数处理法处理实验数据实验原理：弹簧受力会发生形变，形变大小与______有关系．沿弹簧方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧弹力与拉力在数值上______．用悬挂法测量弹簧的弹力，正是应用了平衡时弹簧弹力与所挂钩码重力相等的关系．弹簧长度可用_______直接测出，伸长量可由___________减去弹簧原长得到，这样就可以研究弹簧的弹力和伸长量之间的定量关系．实验器材：弹簧、____________、铁架台、钩码

2、若干、坐标纸．一、实验步骤1．将弹簧的一端固定在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧的自然伸长状态下的长度lo，即弹簧原长．2．如图2-4-1所示，在弹簧下挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入设计的表格中．图2-4-13．改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧的长度，记录m2、m3、m4、m5和相对应的l2、l3、l4，l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4和x5．钩码个数长度伸长量弹力F0lo=001l1=x1=l1－loF1=2l2=x2=l2－loF2=3l3=x3=l3－lo

3、F3=……………………4．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．5．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．6．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．二、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些，从而使坐标上描的点尽可能距离远些，这样作出的图像更精确．3．测量弹簧长度时，一定要

4、在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，减小误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条线上，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与弹簧伸长量的对应关系及单位．三、误差分析1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差．2．画图时描点及连线不准确也会带来误差．图2-4-2【例题1】以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验．下列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：．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

5、曲线连接起来．B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0C．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．4用心爱心专心解析：考查实验步骤，答案：CBDAE【例题2】如图2-4-2甲所示为测定轻弹簧劲度系数的装置，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为毫米的刻度尺，当挂

6、两个钩码时，绳上的定点P对应的刻度如图图2-4-5乙中的虚线ab所示，再增加一个钩码后，P点对应的刻度如图乙中的虚线cd所示．已知每个钩码质量为50g，重力加速度g取9.8m/s2．则被测弹簧的劲度系数为___________N/m．挂三个钩码时弹簧的形变量为___________cm．解析：由胡克定律：挂两个钩码时：①挂三个钩码时：②其中x0、x1、x2分别指不挂钩码、挂两个钩码、挂三个钩码时，定点P对应的刻度．综合①②得：劲度系数k===70N/m挂三个钩码时弹簧形变量===0.021m=2.1cm．图2-4-3x/1

7、0-2mm/g30121060901201508460图2-4-4答案：70N/m2.1【变式训练】几个同学合作如图2-4-3所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐，他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（弹簧始终未超过弹性限度，重力加速度g=9.8m/s2）钩码质量m/g0306090120150标尺刻x/10－2m6.007.158.349.4810.6411.79（1）根据所测数据，在图2-4-4

8、所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线．（2）作出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是；这种规格弹簧的劲度系数k=N/m（保留三位有效数字）．考能训练A基础达标图2-4-51某同学用下图2-4-5中（甲）的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他在弹簧下端挂上钩码，并逐个增