第二章相互作用第4讲验证力四边形和探究弹簧长度与弹力关系.doc

第二章相互作用 第四讲　实验?一?　探究弹力与弹簧伸长的关系 实验?二?　验证力的平行四边形定则 知识梳理 实验(一)　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 图2－4－1 1．如图2－4－1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钩码总重力大小相等． 2．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量，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 除轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台外，还需重垂线，坐标纸，三角板． 四、实验步骤 图2－4－2 1．如图2－4－2所示，将铁架台放于桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(分度值为mm)固定于铁架台上，并用重垂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力，这个总重力就等于弹力的大小，将所得数据填入表格. 钩码个数 刻度 伸长量x 弹力F 0 L0＝ 1 L1＝ x1＝L1－L0 F1＝ 2 L2＝ x2＝L2－L0 F2＝ 3 L3＝ x3＝L3－L0 F3＝ ? ? ? ? 6 L6＝ x6＝L6－L0 F6＝ 6.根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标． 7．按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)．所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同． 8．以弹簧的伸长为自变量，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． 9．解释函数表达式中常数的物理意义． 五、注意事项 1．实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度． 2．要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据． 3．本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点． 4．如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长为横坐标，得到的不是正比例函数，关系较为复杂，因此最好用弹簧的伸长为横坐标． 5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 实验(二)　验证力的平行四边形定则 一、实验目的 1．验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则． 2．通过验证力的平行四边形定则，培养学生用图象法处理实验数据，并得出结论的能力． 二、实验原理 　使F′的作用效果以及F1和F2的作用效果都是使橡皮条伸长到某点，所以F′为F1和F2的合力，作出F′的图示，再根据平行四边形定则作出F1和F2的合力F的图示，比较F、F′在实验误差允许的范围内是否大小相等、方向相同． 三、实验器材 　方木板一块，白纸，弹簧秤两个，橡皮条，细绳套两个，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔． 四、实验步骤 图2－4－3 1．如图2－4－3所示，在桌上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上． 2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端挂上两条细绳，细绳的另一端系着绳套． 3．用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，终点到达某一位置O. 4．用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向，读出并记录两个弹簧秤的示数． 5．用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线，按着一定的标度作出两个力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F. 6．只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O，读出并记录弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F′的图示． 7．比较力F′与合力F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等． 8．改变两个分力的大小和夹角，再做两次实验． 五、注意事项 1．两只弹簧秤在使用前应检查、校正零点，检查量程和最小刻度单位，将两弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选用，若不同，应另换，直至相同为止．使用弹簧秤时应与板面平行． 2．实验过程中，在使用弹簧秤的时候，要注意使弹簧秤与木板平面平行． 3．选用的橡皮条应富有弹性，能发生弹性形变，同一次实验中，橡皮条拉长后的结点O的位置必须保持不变． 4