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1、实验二探究弹力与弹簧伸长的关系第一关:基础关展望高考基础知识(一)实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的定量关系;2.学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法.(二)实验原理1.如图所示,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,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量间的关系.(三)实验器材弹簧,直尺
2、,钩码一盒,铁架台.(四)实验步骤1.把弹簧吊在铁架台上,让弹簧自然下垂,在弹簧不挂钩码时测量弹簧的原长L0.2.将已知质量的钩码挂在弹簧的下端,在平衡时测量弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里.然后改变所挂钩码的质量,重复前面的实验过程多次.12345678F/NL/cmx/cm3.根据所测数据,在已经准备好的坐标纸上描点.以力为纵坐标,以弹簧的长度为横坐标.4.按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条光滑曲线(包括直线),技巧是所描的点不一定都在曲线上.5.作图得到的是如图甲所示的图象.尽管是直线,也就是
3、一次函数,但不够简洁,即不是刚好反应函数间的正比关系.处理的手法是将坐标轴平移,就可以得到一个从原点出发的函数图象(图乙).这个平移的意义正是弹簧的长度之差,与所要考虑的伸长多少相关.平移后将横坐标由弹簧的长度改为弹簧的伸长量.6.进而找到弹簧的伸长为自变量,写出实验得到的曲线所代表的函数即弹力与弹簧伸长的关系.7.当函数表达式中出现常数时,试解释这个常数的物理意义.8.运用表中的数据计算验证所得的函数关系.(五)注意事项1.悬吊弹簧时要让它自然下垂,别忘了测量弹簧的原长L0.2.每改变一次拉力的大小就要做一次测量
4、记录.为了探索弹力和弹簧伸长的关系,要尽可能多测几组数据,以便在坐标纸上能描出更多的点.3.实验时拉力不要太大(即钩码不能过多),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.4.在坐标纸上尝试描画一条平滑曲线(包括直线)时,要顺着各点的走向来描,描出的点可以不一定正好在曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同.5.写出曲线所代表的函数时,建议首先尝试用一次函数,如果不行再考虑其他函数.第二关:技法关解读高考解题技法一､实验设计技法讲解1.实验设计探索性实验是一种以探索物理规律为目的而进行的实验.虽然
5、本实验要探索的弹力与弹簧伸长的关系早在1676年就被英国物理学家胡克所发现,但今天再尝试一下探索过程,体验物理规律是如何被发现的,不仅会使我们更加深入地理解弹力与弹簧伸长的关系,同时还可以学习如何通过实验来探索物理规律.如图所示将弹簧上端固定在支架上,下端挂的重物处于静止时,弹力大小等于重物受的重力,以此测弹力f.再用竖直地固定在支架上的刻度尺测出悬挂重物时弹簧的伸长量x.典例剖析【例1】用一个支架､一根弹簧､一把尺子和一个已知质量的砝码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎样做?[解析]这是根据所给器材进行设计实验
6、,最终得出实验结论的题目,依据的实验方法来源于基本实验原理.具体做法是:(1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上砝码(质量已知为m),测出弹簧伸长x;(2)将砝码取去换上待测物体,测出弹簧伸长x′;(3)待测物体重为x′.[答案]见解析二､实验数据的处理技法讲解(1)列表法:将测得的f1､x1;f2､x2;f3､x3……和f1/x1､f2/x2､f3/x3……填入设计好的表格之中,可以发现弹力f和弹簧伸长x的比值在实验误差允许范围内是相等的.(2)图象法:坐标纸上以弹簧伸长x为横坐标､弹力f为纵坐标,描出f1､x1;
7、f2､x2;f3､x3……相应的点,作出拟合曲线,可以发现该曲线可看作是一条通过坐标原点的直线.(3)函数法:弹力f与弹簧伸长量x满足f=kx的关系.典例剖析【例2】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,某同学得到的数据记录如下:测得弹簧数据记录如下:测得弹簧原长为l0=10cm拉力F(单位N)10203039.748弹簧总长(单位cm)20.0030.0040.1050.0061.00(1)根据测得数据作出弹簧拉力F和弹簧总长l的关系图象.(2)由所得图象写出F与l的函数关系式.(3)F与弹簧的伸长Δl成什么关
8、系?F与Δl的比值等于多少?[解析](1)(2)F=k(l-l0). (3)F与Δl成正比关系,若F与Δl的比值用k表示,则k==100N/m.[答案](1)见解析(2)F=k(l-l0)(3)正比100N/m三､实验技巧技法讲解(1)实验所用弹簧应选用轻弹簧,其劲度系数不是很大,砝码的增减使弹簧应有较明显的形变.(2)悬挂砝码要适量,以免超出弹簧的弹性限度
