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1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 探究弹力和弹簧伸长的关系考纲解读 本实验要求 规律方法总结1实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大2实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸3实验步骤(1)安装实验仪器(见实验原理图 )(2)测量弹簧的伸长量(或总长 )及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线 )，1实验数据处理方法(1)列表法将测得的 F、x 填入设计好的表格中，可
2、以发现弹力 F 与弹簧伸长量 x 的比值在误差允许范围内是相等的(2)图象法以弹簧伸长量 x 为横坐标，弹力 F 为纵坐标，描出 F、x 各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线(3)函数法弹力 F 与弹簧伸长量 x 满足 F关系2注意事项(1)不要超过弹性限度：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)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，但要注意使曲线两侧的点数大致相同(5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数(3)观察所描点的走向：
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)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位3误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差(2)验原理及误差分析例 1如图 1 甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系图 1(1)为完成实验，还需要的实验器材有：_.(2)实验中需要测量的物理量有：_.(3)图乙是弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的 Fx 图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/_(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下
4、：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 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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，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整理仪器请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧
5、原长和形变量；(2) 根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)；(3) 取图象中 ()和()两个点，代入 F得 k200 N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量(4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为 1)刻度尺(2) 弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量(或对应的弹簧长度)(3)200 弹簧自身存在重力 (4)验过程及数据处理例 2(2012广东34(2)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系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_方向(填“水平”或 “竖直”) 弹簧自然悬挂，
6、待弹簧_时，长度记为 簧下端挂上砝码盘时，长度记为 砝码盘中每次增加 10 g 砝码，弹簧长度依次记为 据如下表：代表符号 x 2 4 6数值(表符号为_由表可知所用刻度尺的最小分度为_图 2 为该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值(填“L 0”或“L x”)图 2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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (结果保留两位有效数字，重力加速度取 9.8 m/解析悬挂法测量弹簧的弹力时，弹簧轴线和刻度尺应在竖直方向上，当弹簧静止时，读出弹簧的原长，此时误差较小；表中数据 以数据 表格中的数据可知刻度尺的最
7、小刻度为 1 图象经过坐标原点，纵轴是砝码的质量，则横轴为与所挂砝码质量相对应的弹簧的伸长量，所以横轴是弹簧长度与 由图象知，弹簧的劲度系数为 k m，砝码盘的质量 m 0 0 30 2 kL0竖直静止L 31 L x0创新实验设计例 3在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图 3 所示所挂钩码的重力相当于对弹簧提供了向右的恒定拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将 5 个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度图 3(1)有一个同学通过以上实验测量后把 6 组数据描点在坐标系图 4 中，请作出 FL 图线图 4(2)由此图线可得出该弹簧的原
8、长 _ 度系数 k_ N/m.(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格( 不必填写其实验测得的具体数据)(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：_缺点在于：_解析(1)FL 图线如图所示：(2)弹簧的原长 图象可知，L 0510 2 m5 k20 N/m.(3)记录数据的表格如下表次数 1 2 3 4 5 6弹力 F/(102 m)(4)优点是：可以避免弹簧自身重力对实验的影响缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差答案(1)见解析图(2)5 20(3) 、(4)象具有既能描述物理规律，又能直观
9、地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高多省高考题涉及了图象的考查作图的规则：(1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点适当确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸若弹簧原长较长，则横坐光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)作图线时，尽可能使直线通过较多所描的点，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去) (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义要理解斜率和截距的意义可以解决什么问题例 4某实验小组
10、做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长 .6 把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度 x， 2 3 4 5弹力 F/N x/)根据表中数据在图 5 中作出 Fx 图线；图 5(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数 k_N/m；(3)图线与 x 轴的交点坐标大于 原因是_ 解析(1)用作图法研究弹簧的弹力与其伸长量的关系，由于实验误差，依据实验数据描出的点有时不会完全在一条直线上这时所作直线应尽量多的通过这些点，并使不在直线上的点尽量均匀分布在所作直线两侧明显与其他的点相差很远的点应该舍去该题中所给出的数据恰好可以在一
11、条直线上，所以直接描点由直尺作图即可(2)在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比由 F k ，即图线3)由于弹簧有一定重量，将其自然悬挂时的长度与平放时的长度不一样，平放时稍短一些量取 将弹簧一端固定在铁架台上的铁夹上，让其自然下垂，再用毫米刻度尺量得其自然状态下的原长光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)如图所示(2)50(3)弹簧自身重力的影响1如图 6 甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图乙所示则下列判断正确的是()图 6A弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C该弹簧的劲度系数是 200 N/弹簧受到反向压力时，劲度系数不变答案题图乙可知 F弹簧的弹力和弹簧的形变量成正比，不与弹簧长度成正比，A 错误由 Fk x 可知，B 正确；由 k N/m200 N/m，C 正确；x 图线的斜率对应弹簧的劲度系数，x 0 和 x0 时的斜率相同，故 D 正确2为了探究弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的关系，某同学选了 A、B 两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图 7 所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址
