第三章　相互作用——力1．重力与弹力第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系.docxVIP

第2课时实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

一、实验思路

1.弹簧弹力F的确定：在弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小________，即F＝________．

2.弹簧伸长的长度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，弹簧伸长的长度x＝________．

二、实验器材

铁夹、弹簧、________、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸．

三、实验步骤

1．如图所示，将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，用刻度尺测出弹簧________时的长度l0，即________.

2.在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度l1和钩码的质量m1.

3.增加钩码的个数，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5、…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、….

四、数据分析

1．数据记录

计算出每次弹簧伸长的长度x(x＝ln－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mng)，并将数据填入表格．

弹簧的原长为l0.

钩码质量m/g

弹簧的弹力F/N

弹簧长度l/cm

弹簧伸长的长度x/cm

Fx(N/m

1

2

3

4

5

6

2.数据处理

(1)建立如图所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧伸长的长度x为横轴，选择合适的单位长度，根据测量数据在坐标纸上描点．

(2)按照图中所绘点的分布，作出一条直线，所画点不一定正好在这条直线上，但要注意使直线两侧的点数大致相同，得到F-x图像．

(3)以弹簧伸长的长度为自变量，写出图像所代表的函数________．

(4)得出弹簧弹力和伸长的长度之间的定量关系．

3.实验结论

在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，________________________．

五、误差分析

产生原因

减小方法

系统误差

钩码标值不准确

检查并更换

弹簧自身重力的影响

实验中应使用轻质弹簧

偶然误差

弹簧拉力大小不稳定

弹簧一端固定，另一端悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数

弹簧长度测量不准

固定刻度尺，多测几次

描点、作图不准

坐标轴的标度尽量大一些，描点时让尽可能多的点落在线上，其余点均匀分布于线的两侧

六、注意事项

1．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差．

2．记录数据时，要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．

3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧，较远的点应舍去．

[易错辨析]

(1)实验要研究的是弹簧的弹力与弹簧长度的关系．()

(2)每次实验，重物静止时所挂重的重力与弹簧的弹力大小相等．()

(3)弹簧的伸长量等于弹簧的长度与弹簧原长之差．()

探究点一教材原型实验

角度1实验原理与操作

例1如图

所示，用铁架台、弹簧和多个未知质量但质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系．

(1)为完成实验，除了图中提供的实验器材，还需要的实验器材有________、____________.

(2)实验中你需要测量的物理量有________、______________________________________.

(3)为完成该实验，设计的实验步骤如下：

A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；

B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0，测量出一个钩码的重力；

C．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把刻度尺；

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．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；

F．解释函数表达式中常数的物理意义；

G．整理仪器．

请你将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________________(填写标号).

(4)若实验开始时你将图中的指针从P位置往下挪到Q，其余实验步骤不变且操作正确，则测量得到的弹簧的劲度系数将________(选填“变大”“不变”或“变小”).

[解题心得]

角度2数据处理与分析

例2某同学探究弹簧弹力与形变量的关系．

(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧的一侧．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___