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1、实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系实聯要点號理Im匸一、实验目的1探究弹力与弹簧伸长的关系。2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据。3.验证胡克定律。1. 二、实验原理如图1所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。2. 图1弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。3. 求弹簧的劲度系数：弹簧的弹力F与其伸长量x成正比，比例系数k=，即为弹簧的劲度系数；另外，在Fx图象中，直线的斜率也等于弹簧的劲度系数。三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐
2、标纸。1. 四、实验步骤按图2安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度Io。T度尺It12. 图2在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。3. 增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，I表示弹簧的总长度，x=IIo表示弹簧的伸长量。12345671. 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，如图3所示。2以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即AF为弹簧的劲度系数，这个常数也可据Fx图线的斜率求解，。六、误差分析由
3、于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样所作图线往往不过原点。七、注意事项1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，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一些，这样作出的图线精确。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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。4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。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预习完成后，请把你疑惑的问题记录在
4、下面的表格中问题1问题2M问题3裸童互动揃剜要点实验原理及实验操作例1某同学探究弹簧伸长量与弹力的关系。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，待弹簧寸，长度记为Lo;弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为Li至L6。数据如下表：代表付号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为。由表可知所用刻度尺的最小分度为图4是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是
5、弹簧长度与的差值(填Lo”或Lx”o)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go(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s)解析(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。(2) 弹簧静止时，记录原长Lo；表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至厘米位的后两位，最后一位应为估计值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1mmo由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x=LLxo由胡克定律F=kAx知，mg=k(LLx)，即mg=kx,所以图线斜率即为=争，则弹簧的劲度系数k=mg=6010x
6、103x9.8122x102N/m=4.9N/m。同理砝码盘质量kLxL04.9X27.3525.35x102m=9.8kg=0.01kg=10g。答案竖直静止L31mmLx(4)4.910要点实验数据处理请你根据表中例2一位同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”所测的几组数据见下表,数据作出分析。缺点在于：。解析(1)FL图线如图所示：弹力F/N0.51.01.52.0弹簧原来长度L0/cm15.015.015.015.0弹簧后来长度L/cm16.017.117.919.0弹簧伸长量x/cm(1) 算出每一次弹簧的伸长量，并将结果填在表中的空格内(3) 写出图线的函数表达式(x用cm作单位):
7、函数表达式中常数的物理意义：。解析弹力F/N0.51.01.52.0弹簧伸长量x/cm1.02.12.94.0根据表格数据在F-x坐标图上描点，根据描的点作直线，使所描各点拟合在直线上(不在直线上的点均匀分布在直线两侧)。(3)根据(2)中的Fx图线知，F与x是正比例函数，设表达式为F=kx,将F=0.5N、x=1.0cm代入得k=0.5N/cm,故函数表达式为F=0.5x(N)。(4) 函数表达式中常数就是弹簧的劲度系数。答案见解析要点创新实验例3在“探究弹簧伸长量与弹力的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图6所示。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先
8、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。V1(2) 图67中，请作出FL图线由此图线可得出该弹簧的原长Lo=cm,劲度系数k=N/m。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)。该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：SJO15谿2Snr弹簧的原长Lo即弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，Lo=5X102m=5cm劲度系数为图象直线部分的斜率，k=20N/m。(2) 记录数据的表格如下表次数123456弹力F/N弹簧的长度L/(X102m)(3) 优点是：可以避免弹簧自身重力对实
9、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。答案见解析图(2)520(3)、见解析创!二龜垂蚩二M也理掘述壶頤區靈童蚯込旦陆津陆鼻靂価塑达标:废预鳏j1下列关于“探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验的说法中正确的是()A实验中k的具体数值必须计算出来B如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x,F-L图线也是过原点的一条直线C.利用Fx图线可求出k值D.实验时要把所有点连到线上，才能探究得到真实规律解析“探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验中利用Fx图线可求出k值，但不一定要求解出k值，实验中用弹簧长度L代替x，FL图线不是过原点的一条直线，作图时绝大多数点通过直线，偏离较大的点
10、应舍去。C项对。答案C某同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然增长，用直尺测出弹簧的原长Lo,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L,把LLo作为弹簧的伸长量X。这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()B解析由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0,所以选C答案C3某同学用铁架台、弹簧、多个质量已知且相等的钩码做探究弹簧弹力和伸长量关系的实验，如图8甲所示(1) 为了完成实验，还需要的器材有:(2)该同学发现由于三角形铁片，使得下端一小段弹簧没有被拉伸(如图乙所示)，这使得实验测得的劲度系数比整根弹簧实际的
11、劲度系数选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析(1)实验需要测量弹簧伸长的长度，故需要刻度尺。(2) 由于三角形铁片，使得下端一小段弹簧没有被拉伸，这使得实验测得的劲度系数比整根弹簧实际的劲度系数偏大。答案(1)刻度尺(2)偏大cm。4某同学在“探究弹簧伸长量与弹力的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为li,如图9甲所示，图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图，示数11二N(当地重力加速度g=9.8，作出Fx曲线，得到弹力与弹在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是12、|
12、3、|4、|5。已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时，弹簧弹力F2=m/s2)。要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是簧伸长量的关系。甲图9解析由图乙可估读为25.85cm。挂2个钩码时，弹簧弹力等于钩码的重力，即F2=2mg二0.98N。由于弹簧伸长量等于弹簧现在的长度减去弹簧原长，因此要得到伸长量，还需要测量弹簧原长。答案25.850.98弹簧原长xbiuh图105在“探究弹簧伸长量与弹力关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，根据图象回答以下问题。弹簧的原长为cm。(2) 弹簧的劲度系
13、数为N/m。分析图象，总结出弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为。(L用m为单位)解析(1)当所挂钩码的重力为零时，弹簧的长度即为原长，由题图可知，弹簧的原长为10cm。(2) 弹簧的劲度系数FAF40-0-2N/m=1000N/m。xlx1410X10F=kx=k(LL0)=1000(L0.10)N答案(1)10(2)1000(3)F=1000(L0.10)N6某同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验。图117.73cm；图乙是在弹簧(1)图11甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量X为cm。(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方
14、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4与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线0A,造成这种现象的主要原因是。解析(1)由题图乙标尺刻度可知示数b=14.66cm,Al=I2li=6.93cm。(2)为防止弹簧超出弹性限度，应逐渐增加钩码的重量，故选A0(3)由图知AB段伸长量与弹力不成线性关系，主要原因是钩码重力超出弹簧的弹性限度。答案(1)6.93(2)A超出弹簧的弹性限度7某同学用如图12甲所示的装置做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分别测出指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下(g取10m/s根据所测数据，在坐标纸图乙上画出弹簧指针所指刻度尺的刻度x与钩码质量m的关系图线。根据xm图线可计算出，该弹簧的劲度系数为N/m。(结果保留3位有效数字)解析描点作图，如图所示:):FIVnvaniviariwiiavaiBMiaSm!3tT：S:EH!Ce!fmnEIKEE WAiaMbSfcaAaAfailiMadiiiblBMIB ms -
