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1、第七课时第七课时实验实验3：探究弹力和弹簧伸长的关系：探究弹力和弹簧伸长的关系1探究弹力与弹簧伸长的定量关系2学习利用列表法、图象法、函数法处理实验数据的科学方法1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2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F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，毫米刻度尺1如右图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将
2、弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否竖直2记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.3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的刻度L1.钩码个数刻度伸长量x弹力F01236L0L1L2L3L6x1L1L0x2L2L0x3L3L0x6L6L0F1F2F3F64.用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、4个钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4、，并将所得数据记录在表格中5用xnLnL0计算出弹簧挂1个、2个、3个钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹
3、簧弹力的大小，将所得数据填入表格6根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标 7按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)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数大致相同8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，如果不行则考虑二次函数9解释函数表达式中常数的物理意义1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要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖
4、直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度值记作L2；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度值记作L7.(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是_和_测量记录表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值
5、按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1L4L06.90 cm，d2L5L16.90 cm，d3L6L27.00 cm.请你给出第四个差值：d4_cm.(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量L.L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：L_，代入数据解得L_cm.(5)计算弹簧的劲度系数k_N/m.(g取9.8 m/s2)【解析】考查弹簧弹力的大小、逐差法的应用(1)记录数据时，小数点后保留两位数据，L5、L6错误(2)一要注意零刻度在最上端，二要注意数据记录读到刻度尺最小分度值的后一位(3)逐差法可充分利用所测得数据，根据前三个差值，可列出第四个差值(4)四个差值
6、之和求平均值为四个50 g砝码使弹簧伸长的长度，故求每个砝码使弹簧的伸长时应再除以4.(5)根据胡克定律易求【答案】(1)L5L6(2)6.85(6.846.86)14.05(14.0414.06)(3)L7L37.20(7.187.22)(4) 1.75(5)28通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，并且不同的弹簧，其劲度系数不同已知一根原长为L0、劲度系数为k1的长弹簧A，现把它截成长为 L0和 L0的B、C两段，设B段的劲度系数为k2、C段的劲度系数为k3，关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想
7、 甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k1k2k3乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1k2k2k3 (1)为了验证猜想，可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有_(2)简要写出实验步骤(3)上图是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？【解析】(1)刻度尺、已知质量且质量相等的钩码(或弹簧测力计)(2)实验步骤：将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB.在弹簧B的下端挂下钩码，记下钩码的个数(加n个)并用刻度尺测量弹簧的长度L1.由Fmg计算弹簧的弹力；由xL1LB计算出弹簧的伸长量由k 计算弹簧的劲度系数改变钩码的个
8、数，重复实验步骤b、c，并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值比较k1、k2、k3得到结论(3)同一根弹簧上截下的几段，越短的段，劲度系数越大(或越长的段，劲度系数越小)1在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，有如下一些步骤A在弹簧下端挂上一个钩码，观察指针所指位置，测出弹簧的伸长x1B将弹簧固定悬挂在金属横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，观察弹簧指针所指位置，并记下该位置C在坐标纸上建立平面直角坐标系，以F为纵坐标、x为横坐标，根据实验数据，选定两坐标轴适当的标度D将各组实验数据在平面坐标上进行描点，观察点的分布与走势，用平滑曲线作出反映
9、F和x对应规律的图象E将铁架台放在水平实验桌上，将金属横杆水平固定在铁架台上F给弹簧下端挂上两个钩码、三个钩码，分别观察指针所指的位置，测出对应的伸长x2、x3G根据图象和数据做出结论并整理仪器 实验中合理实验步骤排序为()AEBAFCDG BEBAFDCGCEBFCADG DEAFBCDG【答案】A2(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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B用悬挂砝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C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，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“
10、探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把(LL0)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下图所示图象中的()【解析】(1)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砝码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧的伸长量的关系，所以选A、B.(2)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】(1)AB(2)C3某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其
11、自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如上图所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为_cm；该弹簧的劲度系数为_N/m.【解析】由图象可知F0时，L010 cm，即自然长度为10 cm，根据FkL，k N/m50 N/m.【答案】10504某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中(弹簧始终在弹性限度内)测量次序1 2 3 4 56弹簧弹力大小F/N00.490.981.471.962.45弹簧总长x/cm67.168.349.4810.8511.75(1)根据实验数据在图乙的坐标纸上已描出了前四次测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，请把第5、6次测量的数据对应的点描出来，并作出Fx图线(2)图线跟x坐标轴交点的物理意义是_(3)该弹簧的劲度系数k_.(保留两位有效数字)【答案】(1)图线如图所示 (2)弹簧的原长 (3)42 N/m
