2021_2022学年高中物理第4章相互作用实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系教案鲁科版必修1202104082101.doc

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1、优选实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系[学习目标]　1．探究弹簧伸长量与弹力之间的关系．　2．学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据．一、实验原理和方法1．用悬挂法测量弹簧的弹力F弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即F＝mg．2．测出弹簧的伸长量x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，其伸长量x＝l－l0．3．探究弹力和弹簧伸长量的关系建立坐标系，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，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系．二、实验器材铁架台、下

2、端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．三、实验步骤1．如图所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合．读出弹簧的原长l0填入下表．2．在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l1．然后再在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l2……将各次弹簧总长度计入下表相应的表格内．3．根据每个钩码的质量计算出其重力．弹簧的弹力的大小等于所挂钩码的重力，即F1＝-11-/11优选mg、F2＝2mg、F3＝3mg…将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内．实验次数1234567拉力F/N弹簧原长l0/cm弹簧总长度l/cm弹簧伸长x/cm四、数据处理1．图象法以弹力

3、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．可以发现Fx图线是一条过原点的直线．2．函数法弹力F与弹簧的伸长量x应满足函数F＝kx的关系．五、误差分析产生原因减小方法偶然误差测弹簧长度的读数不准钩码静止，眼睛平视偶然误差描点画图不准点描小些，画图时点尽可能在线上，不在线上的点尽可能分布在线的两侧系统误差弹簧自重选轻质弹簧六、注意事项-11-/11优选1．所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点间距尽量大些，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定

4、要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量．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．5．尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响．【例1】　某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧．弹簧轴线和刻度尺都应在________(选填“水平”或“竖直”)方向．(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.

5、30表中有一个数值记录不规X，代表符号为________．由表可知所用刻度尺的最小分度值为________．(3)如图是该同学根据表中数据作的关系图线，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________(选填“L0”或“Lx”)的差值．(4)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g．(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2)解析：(1)当弹簧轴线与刻度尺竖直平行时，刻度尺读数才能准确反映弹簧的长度及长度的变化，故都应在竖直方向．-11-/11优选(2)当弹簧静止时，刻度尺读数才准确，题中L3保留小数点后一位，应保留两位，所

6、以L3记录不规X，刻度尺的精确度为1mm，所以最小分度值为1mm．(3)由题图可知，在纵轴每增加0.01kg时，横轴x的增加量为2×10－2m，而且弹簧长度L1与L0的差值为4×10－2m，所以横轴是弹簧长度与Lx的差值．(4)由题图可知，弹簧的劲度系数等于斜率与重力加速度的乘积，即k＝N/m＝4.9N/m，砝码盘的质量m0＝＝10g．答案：(1)竖直　(2)静止　L3　1mm　(3)Lx　(4)4.9　10【例2】　某同学在探究弹力与弹簧伸长量的关系时，设计了如图甲所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，待静止时，测出弹簧相应的

7、总长度．每只钩码的质量都是10g．实验数据如下表所示．(弹力始终未超出弹簧的弹性限度，g取10N/kg)钩码质量/g01020304050弹簧总长度/cm5.005.506.006.507.007.50弹力大小/N00.10.20.30.40.5甲　　　　　　　　　乙(1)试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的函数关系图象．(2)图象在l轴上的截距的物理意义是________．该弹簧的劲度系数k＝____