《高考物理一轮复习资料 2.4 实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系课件 沪科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习资料 2.4 实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系课件 沪科版（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学案学案4 实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系实验：探究弹簧伸长量与弹力的关系一、实验目的一、实验目的1.探究弹簧伸长量与弹力的关系。探究弹簧伸长量与弹力的关系。2.掌握利用图像研究两个物理量之间关系的方法。掌握利用图像研究两个物理量之间关系的方法。 二、实验原理二、实验原理 1.如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。 2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小，建立坐标系，以纵坐标表示弹力
2、大小F，以横坐，以横坐标表示弹簧的伸长量标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出各点，在坐标系中描出各点(x，F)，然后用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，然后用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。就可探知弹力大小与伸长量之间的关系。三、实验器材三、实验器材轻质弹簧一根、钩码一盒、刻度尺、重锤线、坐标纸、三角板。轻质弹簧一根、钩码一盒、刻度尺、重锤线、坐标纸、三角板。 3.在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度的刻度l1。四、实验步骤四、实验步骤 1.如图所示，将铁架台放于
3、桌面上如图所示，将铁架台放于桌面上(固定好固定好)，将弹簧的，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺一端固定于铁架台的横梁上，在挨近弹簧处将刻度尺(最小最小分度为分度为mm)固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否竖直。竖直。2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。钩码个数钩码个数刻度刻度伸长量伸长量xnln-l0弹力弹力F0l0=1l1=x1=F1=2l2=x2=F2=3l3=x3=F3=.6l6=x6=F6= 4.用上面的方法，记下弹簧下端挂用上面的方法，记下弹簧下端挂2个、个、3个、个、4个个钩
4、钩码时，弹簧下端所对应的刻度码时，弹簧下端所对应的刻度l2、l3、l4，并将所得数据，并将所得数据记录在表格中。记录在表格中。 5.用用xn=lnl0计算出弹簧挂计算出弹簧挂1个、个、2个、个、3个个钩码时弹钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码，计算出所挂钩码的总重量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据的总重量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。填入表格。 6.在坐标纸上建立坐标系，以弹力为纵坐标，弹簧伸在坐标纸上建立坐标系，以弹力为纵坐标，弹簧伸长量为横坐标，描出每一组数据长量为横坐标，描出每一组数据(x,F)所
5、对应的点。所对应的点。 7.根据所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线根据所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(不能画成折线不能画成折线)。 8.以弹簧伸长量为自变量，弹力大小为变量，写出曲以弹簧伸长量为自变量，弹力大小为变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不行，写成二次函数的形式或其他形式。行，写成二次函数的形式或其他形式。 9.研究并解释函数表达式中常数的物理意义。研究并解释函数表达式中常数的物理意义。 五、注意事项五、注意事项 1.安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 2.
6、实验时，要尽量选择长度较大、匝数较多，但软硬程度实验时，要尽量选择长度较大、匝数较多，但软硬程度(劲度系劲度系数数)适中的弹簧，以每挂一个钩码适中的弹簧，以每挂一个钩码(20 g)弹簧伸长量增大弹簧伸长量增大12 cm为宜。为宜。 3.读取弹簧下端所对应的刻度时，要用三角板，并且视线垂直于刻读取弹簧下端所对应的刻度时，要用三角板，并且视线垂直于刻度尺，力求读数准确，并且要等钩码静止时，再读数。度尺，力求读数准确，并且要等钩码静止时，再读数。 4.实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。簧的弹性限度。 5.要使
7、用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 6.建坐标系时，要选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。建坐标系时，要选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。 7.画图线时，不一定要让所有各点都正好在曲线上，但应注意使曲画图线时，不一定要让所有各点都正好在曲线上，但应注意使曲线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。 六、误差分析六、误差分析 本实验的误差主要来自以下两个方面：本实验的误差主要来自以下两个方面： 1.弹簧的长度测量不精确。弹簧的长度测量不精确。 2.描点、画图不精确。描点、画图不精确。考点考点1 实验中的注意
8、事项实验中的注意事项【例【例1】在】在“探究弹簧伸长量与弹力的关系探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验中，以下说法正确的是实验中，以下说法正确的是( ) A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于 平衡状态平衡状态 C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量 之比相等之比相等 【解析【解
9、析】本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力来探究弹力与弹簧伸度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选长的关系，所以选A、B。AB 在这个实验中，需要测定弹力及其弹簧对应长度，要注意区分长度在这个实验中，需要测定弹力及其弹簧对应长度，要注意区分长度和形变量，并要多次测量，减小误差。和形变量，并要多次测量，减小误差。 1某同学做某同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验，他先的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧
10、的原把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长，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后的长度L，把，把L-L0作为弹簧的伸长量作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于，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下面的弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下面的( )C【例【例2】下表是某同学为】下表是某同学为“探究弹簧伸长量与弹力的关系探究弹簧伸长量与弹力的关系”所测的几组数据：所测的几组数据：考点考点2 图像法处理实验数据图像法处理实验数据 【解析【解析】 (1)将将x轴每一小格取为轴每一小格取为1 cm，
11、y轴每一小格轴每一小格取为取为0.25 N，将各点描到坐标纸上，并连成直线，如图，将各点描到坐标纸上，并连成直线，如图所示。所示。 (2)由图像得由图像得F=20x。 (3)函数表达式中的常数表示使弹簧伸长函数表达式中的常数表示使弹簧伸长(或压缩或压缩)1 m所需的拉力为所需的拉力为20 N。(1)在图所示的坐标纸上作出在图所示的坐标纸上作出F-x图像；图像；(2)写出图线所代表的函数表达式写出图线所代表的函数表达式(x用用m作单位作单位)；(3)解释函数表达式中常数的物理意义。解释函数表达式中常数的物理意义。弹力弹力F/N0.51.01.52.02.5弹簧伸长量弹簧伸长量x/cm2.65.0
12、6.89.812.4 根据给出的数据在图中描点，描点时要保证绝大多数点落在直根据给出的数据在图中描点，描点时要保证绝大多数点落在直线上，偏离直线较远的点要舍去。然后依据图像得出函数表达式，并解得线上，偏离直线较远的点要舍去。然后依据图像得出函数表达式，并解得其常数含义。其常数含义。 2 某位同学在做某位同学在做“探究弹簧伸长量与弹力的关系探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验时，实验时，所得的数据如下表所示。所得的数据如下表所示。 m0=50 g 自然长度自然长度L0=46.3 cm(1)请在图所示的坐标纸中画出弹力请在图所示的坐标纸中画出弹力F与伸长量与伸长量x的关系图的关系图 线线(实验中所挂钩
13、码，每个实验中所挂钩码，每个50 g， g取取10 。/kg)；(2)写出弹力写出弹力F与弹簧伸长量与弹簧伸长量x的关系的关系 式。式。钩码个数钩码个数0123456弹簧长度弹簧长度cm46.353.161.870.278.787.195.6 【答案【答案】(1)每个钩码的重量为每个钩码的重量为G0=mg=0.0510 N=0.5 N，由二力平，由二力平衡原理知，弹簧弹力大小等于所挂钩码的总重量。衡原理知，弹簧弹力大小等于所挂钩码的总重量。 先列出弹力与弹簧伸长量间的关系表格，如下表所示。先列出弹力与弹簧伸长量间的关系表格，如下表所示。建立坐标系，描点作图。如上图所示。建立坐标系，描点作图。如上图所示。(2)F=6.17x弹力弹力F N00.51.01.52.02.53.0伸长量伸长量x cm06.815.523.932.440.849.3
