1、第二章第二章 相互作用相互作用第四講實驗：彈力與彈簧伸長量的關(guān)系第四講實驗：彈力與彈簧伸長量的關(guān)系 一、實驗?zāi)康腪xx k 1探究彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系 2學(xué)會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù) 二、實驗原理 1如圖所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等Z xx k 2彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計算這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了 三、實驗器材 鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線、鉛筆 四、實驗步驟 1將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長

2、狀態(tài)時的長度l0，即原長 2如圖所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中 3改變所掛鉤碼的質(zhì)量，量出對應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.鉤碼個數(shù)長度伸長量x鉤碼質(zhì)量m彈力F0l01l1x1l1l0m1F12l2x2l2l0m2F23l3x3l3l0m3F3 五、數(shù)據(jù)處理 1以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，用描點法作圖連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線 2以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函

3、數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù) 3得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 六、注意事項 1所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度，要注意觀察，適可而止 2每次所掛鉤碼的質(zhì)量差適當(dāng)大一些，從而使坐標(biāo)點的間距盡可能大，這樣作出的圖線準(zhǔn)確度更高一些 3測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于穩(wěn)定狀態(tài)時測量，以免增大誤差 4描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側(cè) 5記錄實驗數(shù)據(jù)時要注意彈力、彈簧的原長l0、總長l及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位 6坐標(biāo)軸的標(biāo)度要適中 七、誤差分析 1本實驗的誤差來源之一是由

4、彈簧拉力大小不穩(wěn)定造成的因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對彈簧的拉力，可以提高實驗的準(zhǔn)確度 2彈簧長度的測量是本實驗主要誤差來源，所以測量時盡量精確地測量彈簧的長度 3描點、作圖不準(zhǔn)確等 (1)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是 A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度 B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài) C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量 D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等 (2)某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L

5、0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把(LL0)作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的 解析：(1)實驗中應(yīng)以所研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B. (2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x0，所以選C. 答案：(1)AB(2)C 以下是一位同學(xué)做“探究彈簧伸長量與彈力的關(guān)系”的實驗 (1)下列的實驗步驟是這位同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請你幫這位同學(xué)按操作的先后順序，用字母排列出來是_ A以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力

6、為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)的點，并用平滑的曲線連接起來 B記下彈簧不掛鉤碼時，其下端在刻度尺上的刻度L0 C將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺 D依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼Zx x k E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式 F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義 (2)這位同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)在圖中坐標(biāo)上已描出： 在圖中的坐標(biāo)上作出Fx圖線 寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x用cm作單位)：_. 答案：(1)CBDAEF (

7、2)如圖所示F0.43x(N) 在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示所用的每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度 (1)有一個同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標(biāo)圖乙中，請作出FL圖線 (2)由此圖線可得出的結(jié)論是_，該彈簧的原長L0_cm，勁度系數(shù)k_N/m. (3)試根據(jù)以上該同學(xué)的實驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格(不必填寫其實驗測得的具體數(shù)據(jù)) (4)該同學(xué)實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較 優(yōu)點在于：_； 缺點在于：_. 解析：(1)用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示： (2)由圖線可知在彈性限度內(nèi)，彈力和彈簧的伸長量成正比彈簧的原長L0即為彈力為零時彈簧的長度，由圖象可知，L010102m10 cm. 勁度系數(shù)為圖象直線部分的斜率，k25 N/m. (3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表： (4)優(yōu)點是：避免彈簧自身所受重力對實驗的影響；