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1、实验二实验二实验二实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验目的实验目的】1探究弹力与弹簧伸长的定量关系探究弹力与弹簧伸长的定量关系2学会利用列表法、图象法研究物理学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系量之间的关系【实验原理实验原理】弹簧受力会发生形变，形变的大小与弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的形变的拉
2、力在数值上是相等的基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理用悬挂法测量弹簧的弹力，运用用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等钩码的重力相等弹簧的长度可用刻度尺直接测出，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究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了，即寻求量关系了，即寻求Fkx的关系的关系 .基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验器材实验器材】弹簧、毫米刻度尺
3、、铁架台、钩弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸码若干、坐标纸【实验步骤实验步骤】1将弹簧的一端挂在铁架台上，将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度伸长状态时的长度l0，即原长，即原长基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理图图1 15 51 12如图如图151所示，所示，将已知质量的钩码挂在弹簧将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长度并测出钩码的重力，的总长度并测出钩码的重力，填写在记录表格里填写在记录表格里基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理123456
4、7F/NL/cmx/cm基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理3改变所挂钩码的质量，重复前改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次面的实验过程多次4以弹力以弹力F(大小等于所挂钩码的大小等于所挂钩码的重力重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横为横坐标，用描点法作图按照图中各点的坐标，用描点法作图按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线包括直线)，所画的点不一定正好都在，所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致均匀数大致均匀基基基基础础础础知知知知识识识识
5、梳理梳理梳理梳理5以弹簧的伸长量为自变量，写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出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数函数，如果不行则考虑二次函数6得出弹力和弹簧伸长量之间的得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义物理意义核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破一、实验数据如何处理一、实验数据如何处理数据处理是对原始实验记录的科数据处理是对原始实验记录的科学加工，通过数据处理，往往可以从学加工，通过数据处理，往往可以从一堆表面上难以察觉的、似乎毫无联一堆表面上难以察觉的、似乎毫无联系的数据
6、中找出内在的规律在中学系的数据中找出内在的规律在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法的方法核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破1列表法列表法在记录和处理数据时，常常将数据在记录和处理数据时，常常将数据列成表格数据列表可以简单而又明确列成表格数据列表可以简单而又明确地表示出有关物理量之间的关系，有助地表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律及联系于找出物理量之间的规律及联系核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破列表的要求是：列表的要求是：(1)写明表的标题或加上必要的说明写明表的标题或加上必要的说明(2)必须交待清楚表中各
7、符号所表示的必须交待清楚表中各符号所表示的物理量的意义，并写明单位，单位写在标物理量的意义，并写明单位，单位写在标题栏中题栏中(3)表中的数据要能正确反映测量结果表中的数据要能正确反映测量结果的有效数字的有效数字核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破2作图法作图法用作图法处理实验数据是物理实用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一用作图法处验中最常用的方法之一用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平理数据的优点是直观、简便，有取平均的效果由图线的斜率、截距、包均的效果由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律关系，找
8、出规律核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破作图的规则：作图的规则：(1)作图一定要用坐标纸坐标纸的大作图一定要用坐标纸坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定的需要来定(2)要标明轴名、单位在轴上每隔一要标明轴名、单位在轴上每隔一定相等的间距用有效数字位数标明数值定相等的间距用有效数字位数标明数值(3)图上连线要用直尺图上连线要用直尺(直线、折线直线、折线)或或曲线尺曲线尺(光滑曲线光滑曲线)，连线时不一定通过所，连线时不一定通过所有的数据点，而要使数据点在线的两侧均有的数据点，而要使数据点在线的两侧均匀合理分布匀合理分布核心要点
9、突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破(4)在图上求直线的斜率时，要选在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点不一定要取取线上相距较远的两点不一定要取原来测的数据点原来测的数据点(5)作图时常设法使图线线性化，作图时常设法使图线线性化，即将即将“曲改直曲改直”，将不易看出二者关，将不易看出二者关系的曲线改画成关系明朗的直线系的曲线改画成关系明朗的直线核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破3平均值法平均值法现行教材中只介绍算术平均值，现行教材中只介绍算术平均值，即把测定的若干组数相加求和，然后即把测定的若干组数相加求和，然后除以测量次数必须注意，求平均值除以测量次数必须注意，求
10、平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数保留的位数核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破二、实验中应注意的事项二、实验中应注意的事项1所挂钩码不要过重，以免弹簧所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度要被过分拉伸，超出它的弹性限度要注意观察，适可而止注意观察，适可而止2每次所挂钩码的质量差尽量大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，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确这样作出的图线更精确核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破3测弹簧长度时，一定要在弹簧测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直
11、悬挂且处于平衡状态时测量，以竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差免增大误差4描点画线时，所描的点不一定描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧使各点均匀分布在曲线的两侧5记录数据时要注意弹力及弹簧记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位伸长量的对应关系及单位核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破三、实验误差是如何造成的三、实验误差是如何造成的1弹簧长度的测量误差弹簧长度的测量误差2描点画线的作图误差描点画线的作图误差在在“探究弹力和弹簧伸长的关系探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的
12、是的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加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拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态于平衡状态高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析题型一题型一 实验操作技巧及原理的考查实验操作技巧及原理的考查例例1高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析C用直尺测得弹簧的长度即为弹用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量簧的伸长量D用几个不同的弹簧，分别测出用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之
13、比相等量之比相等【思路点拨思路点拨】在这个实验中，在这个实验中，需要测定弹力及其对应的弹簧长度，需要测定弹力及其对应的弹簧长度，并且要测量多次，减少偶然误差并且要测量多次，减少偶然误差高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【解析解析】本实验应以需要研究的本实验应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通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，所力，来探究弹力与弹簧伸长的关系，所以选项以选项A、B正确，正确，C、D错误错误【答案答案】AB(2010年日照模拟年日照模拟)利用如图利用如图15
14、2所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验所用每只钩码的质量为验所用每只钩码的质量为30 g实验中，实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中中(弹力始终未超过弹性限度，弹力始终未超过弹性限度，g取取10 m/s2)高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析题型二题型二 数据处理数据处理例例2高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(1)在图坐标系中作出弹簧弹力大小在
15、图坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线之间的函数关系的图线记录记录数据数据组组123456钩码总质钩码总质量量(g)0306090120150弹弹簧簧总长总长(cm)6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 11.52高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(2)由图线求得该弹簧的劲度系数由图线求得该弹簧的劲度系数k_ N/m.(保留两位有效数字保留两位有效数字)图图1 15 52 2高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【解析解析】(1)弹力大小弹力大小F跟弹跟弹簧总长度簧总长度x之间的函数关系图线如图之间的函数关系图线如图153所示所示图图1 15 53 3高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【答案答案】(1)如图如图153所示所示(2)27高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【方法技巧方法技巧】确定坐标轴标度确定坐标轴标度的原则是尽可能地利用坐标纸，防止的原则是尽可能地利用坐标纸，防止画出的图线过小，使画出的图线尽可画出的图线过小，使画出的图线尽可能地占据较大的空间，这样可以有效能地占据较大的空间，这样可以有效地提高实验结果的精确度地提高实验结果的精确度随堂达随堂达随堂达随堂达标标标标自自自自测测测测点击进入点击进入
