实验：探究弹力和弹簧伸长的关系.docx

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1、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系[学习目标]1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据.3.能根据F-x，F-l图象求出弹簧的劲度系数．[知识探究]一、实验原理和方法1．弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码处于平衡状态，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等．2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0.3．图象法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图象，根据图象可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系．二、实验器材铁架

2、台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等．三、实验步骤1．按图1所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0.图12．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力．3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格．以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量．1234567F/Nl/cmx/cm四、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，如图2所示．

3、第1页图22．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数F表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F-x图线的斜率求解，k＝x.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、误差分析1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据．2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧．六、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．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状

4、态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．3．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．4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．[典例剖析]某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图3甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数l1＝________cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、

5、l3、l4、l5.已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝________N(当地重力加速度g＝9.8m/s2)．要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是__________．作出F-x曲线．得到弹力与弹簧伸长量的关系．甲乙图3第2页【解析】由图乙可估读为25.85cm.挂2个钩码时，弹簧弹力等于钩码的重力，即F2＝2mg＝0.98N．由于弹簧伸长量等于弹簧现在的长度减去弹簧原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长．【答案】25.850.98弹簧原长下表是某同学在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中测得的几组数据，g取

6、10m/s2.则：悬挂砝码质量/g50100150200250弹簧伸长量/cm2.305.087.889.8012.5(1)请在图4所示的坐标纸上作出F-x图象；(2)写出图象的函数表达式；(3)解释函数表达式中常数的物理意义；(4)若弹簧的原长为L0＝40cm，以弹簧的总长为自变量，写出F-L的表达式，并说明图象和F-x图象的区别.【导学号：84082118】图4【解析】(1)F-x图象如图所示．(2)从F-x的图象知，弹簧的弹力F与伸长量x成正比，在直线上取较远的两点代入k＝F/x，可得直线的斜率为k＝0.2N/cm＝20N

7、/m.所以该弹簧的弹力与伸长量的关系的函数表达式为F＝kx＝20x.(3)弹簧的弹力与伸长量的关系是F＝kx，式中的常数k表示使弹簧伸长1m时所需弹力为20N，即劲度系数．(4)设弹簧的总长为L，则F＝kx＝k(L－L0)＝20(L－0.4)N.所作的F-L图象在横轴有截距，其物理意义即为弹簧的原长，而F-x图象没有横轴截距．【答案】(1)如解析图所示第3页(2)F＝20x(3)k＝20N/m，是弹簧的劲度系数(4)F＝20(L－0.4)N，F-L图象在横轴有截距，其物理意义即为弹簧的原长，而F-x图象没有横轴截距两类弹簧弹力图

8、象的比较(1)F-x图象应是过原点的直线，直线的斜率等于弹簧的劲度系数．(2)F-l图象是不过原点的直线，其与横轴的截距等于弹簧的原长，斜率仍然等于弹簧的劲度系数．[当堂达标·固双基]1．(多选)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，以下说法正确的是()A．