第4章 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系.doc

实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的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．二、实验原理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(xF)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．三、实验器材铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.一、实验步骤1．如图1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．图12．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＝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弹簧总长度l/cm弹簧伸长x/cm弹簧原长l0/cm二、数据处理1.图像法：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．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．三、误差分析四、注意事项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尽可能稀这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时一定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.实验探究1实验器材和步骤某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．图2①图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度此时弹簧的伸长量Δl为________cm；②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力关于此操作下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)A．逐一增挂钩码记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B．随意增减钩码记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重③图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线图线的AB段明显偏离直线OA造成这种现象的主要原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________.【解析】①弹簧伸长后的总长度为14.66cm则伸长量Δl＝14.66cm－7.73cm＝6.93cm.②逐一增挂钩码便于有规律地描点作图也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧．③AB段明显偏离OA伸长量Δl不再与弹力F成正比是超出弹簧的弹性限度造成的．【答案】①6.93②A③弹簧受到的拉力超过了其弹性限度实验探究2实验数据的处理某同学在探究弹力与弹簧伸长的关系时设计了如图3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甲乙图3(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＝____N/m.【导学号：21862022】【解析】(1)根据实验数据描点、连线所得F­l图象如图所示．(2)图象在l轴上的截距表示弹簧原长．由图象可知弹簧的劲度系数应等于直线的斜率即k＝eq\f(ΔFΔl)＝20N/m.【答案】(1)见解析图(2)表示弹簧原长20实验探究3创新实验设计某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图4所示：一均匀长弹簧竖直悬挂7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；