實(shí)驗(yàn)三、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

1、實(shí)驗(yàn)三、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系教學(xué)目標(biāo):探究彈力少彈簧伸長的關(guān)系，并學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn):探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系。鐫型:實(shí)驗(yàn)課。教學(xué)方法:講授、學(xué)牛實(shí)驗(yàn)、練習(xí)相結(jié)合教學(xué)互動過程導(dǎo)課：我們在上課時知道，彈簧的彈力與伸長量的關(guān)系滿足胡克定律，即彈力與 彈簧的形變量成正比，但這個關(guān)系是怎么得到的呢？今大我們就通過實(shí)驗(yàn)來探 究彈力與彈簧伸長的關(guān)系。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繌椓εc彈簧伸長的定量關(guān)系，并學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理：彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大 小可以通過測定外力而得出（可以用懸掛怯碼的方法給彈簧施加拉力）；彈簧的 伸長可用直尺測出。多

2、測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索彈力和彈簧伸長 的定量關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理彈簧的彈力用f來表示，彈簧尿長（自然長度）用l（）來表示，彈簧尿長用l來 表示，彈簧的伸長用x來表示，則x=l-l（）o1、將數(shù)據(jù)記錄在下表中：（彈簧原長l）=_cm）1234567彈力f/n原長l/cm伸長x/cm2、根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出f-x圖象：（以f為縱軸，以x為橫軸）3、探究結(jié)論按照f-x圖中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線（包括直線）。 所畫的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但耍注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。 嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試f-x是否為一次函數(shù)，如呆不行則考 慮二次函數(shù)或其他函數(shù)。

3、在實(shí)驗(yàn)謀差范圍內(nèi)應(yīng)得出彈力的人小與彈簧的伸長最成正比，即f=kx,其 中k的單位由f和x的單位決定。為了加深對k的理解，可以讓學(xué)生裝用另 外一個不同的彈簧重做這個實(shí)驗(yàn)，對比兩個彈簧的結(jié)果會更好地認(rèn)識k。即 在伸長量一定時，k越人，彈力也就越人，它反映了彈簧的“勁度”。木實(shí)驗(yàn) 是探索性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道上述規(guī)律，上述結(jié)論應(yīng)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探索出來。四、注意事項(xiàng)1、強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的探究性，即實(shí)驗(yàn)前并不知道彈力和彈簧的伸長冇什么關(guān)系。2、如果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在絕標(biāo)紙上描點(diǎn)以后所作直線的根據(jù)就是所驗(yàn)證的規(guī) 律，但這是個探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前并不知道這個規(guī)律，所以描點(diǎn)以后作的曲 線是試探性的，只有在分析了點(diǎn)的分布和走向

4、以后才決定用直線來擬合這些 點(diǎn)。3、作出直線z后要川止比例函數(shù)（一次函數(shù)）的知識寫出直線所代表函數(shù)的解 析式，即寫ill f=kxo然后選定一組f和x,從而確定k的值，也可照此求 出兒個k值后求平均值，但這個實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于它的探索性，比例系數(shù)的精 度不是重點(diǎn)。4、要認(rèn)識系數(shù)k的物理意義，即在伸長量一定時，k越大，彈力也越大，它反 映了彈簧的“勁度”。如果讓學(xué)生用另一個彈簧重做這個實(shí)驗(yàn)，對比兩個彈 簧的結(jié)果會更好地認(rèn)識這一點(diǎn)。如果實(shí)驗(yàn)小不用彈簧的伸長而用彈簧的總長，得到的不是正比例函數(shù)，關(guān)系 較為復(fù)雜，因此最好用彈簧的伸長。如果彈簧伸長的單位用米，彈性力的單 位用牛，函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的單位是牛每

5、米，即n/m。例1、如圖1-61所示，彈簧秤b端固定在墻壁上，另一端川掛鉤與彈簧秤a相 連，某人在水平方向上用4n拉力拉彈簧秤a,則下列說法正確的是（彈簧秤 自身重力不計）（）a. 彈簧秤a的示數(shù)為4n；°b. 彈簧秤b的示數(shù)為8n；c彈簧秤a的示數(shù)為0；圖1-61d.彈簧秤b的示數(shù)為4n。解析：某人用4n的拉力拉彈簧秤a,如實(shí)地做一下實(shí)驗(yàn)，a bp 1可以看到兩彈簧秤的指針同時移動，此時彈簧秤a的指針示數(shù)為4n,它測量的是彈簧秤b對它的拉力，這個拉斗臉力記為f=4n （如圖162所示），而彈簧秤b的示數(shù)也圖162為4n,它測量的是彈贊秤a對它的拉力，這個拉力記為f" =4

6、n （如圖1-62所示）。答案：ado例2、探究彈力和彈贊形變（伸長）量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)論表明：在不超岀彈性范 圍的情況下，彈贊的彈力跟伸長量成正比。如果以彈簧的總長度為口變量，彈 力為函數(shù)，則此時的函數(shù)關(guān)系如何？解析：設(shè)彈費(fèi)原長為s 受外力f作用后的長度為l,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果表明f=kx, 而此時的形變（伸長）最x=ls代入上面結(jié)論得：f=kx = k（l-lo）=klklo，即 f=klklo，式中k是一個與形變無關(guān)，即與伸長無關(guān)而只決定于彈簧的常數(shù)，5是彈簧原 長，也與伸長無關(guān)，所以klo是一個與伸長無關(guān)的常數(shù)。因此上式表示條不過原點(diǎn)的直線，它的縱截距為一klg,即以彈簧總長為自變 最時，彈力

7、是關(guān)于總長的一次函數(shù)。例3、一根勁度系數(shù)是100n/m的彈簧的原長是10cm,當(dāng)它的長度為12cm時， 彈贊的彈力大小是n；若使彈簧長度再增加2cm,對彈簧的拉力需增人no解析:由于f=kx,彈簧的伸長量:x| =（12 10）cm=2cm=0.02m,故 f=100x0.02n = 2no由于彈簧的彈力與伸長量成正比，故若彈簧再增加2cm,對彈簧施加的拉力需 增大2n。答案：2, 2。同步訓(xùn)練1、一根彈簧秤刻線均勻，在彈簧的彈性限度內(nèi)測量力，零點(diǎn)未調(diào)整，不掛重物時 讀數(shù)為2n,掛100n重物時，讀數(shù)為92n,當(dāng)讀數(shù)為20n時，所掛重物的重力a. 16n； b. 18n； c. 20n； d.

8、 22n。2、在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是（ab ）a. 彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度；b. 用懸掛怯碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎肓位置且處于平衡狀 態(tài)；c. 用直尺測量彈簧的長度即為彈簧的伸長量；d. 用兒個不同的彈簧，分別測現(xiàn)兒組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相 等。3、一根彈簧秤豎玄放置，零點(diǎn)已調(diào)整，刻線均勻，用這只彈簧秤支測呆一個豎肓 向上的拉力，結(jié)果彈簧秤的示數(shù)比被測量的力的真實(shí)值大。下列所述的原因中 口j能的是（d ）a. 拉彈簧秤時，彈簧的軸線方向與力的作用線的方向不在一條直線上；b. 讀數(shù)時，沒有按讀數(shù)規(guī)則估讀到分度值的下一位；c

9、. 彈贊秤的彈費(fèi)伸長太短，產(chǎn)牛的誤差大；d. 調(diào)零點(diǎn)時彈簧秤的鉤豎直向下，測量豎直向上的力，示數(shù)為力的真實(shí)值加彈 簧秤木身受的重力，因而測量值比力的真實(shí)值大。4、彈簧秤中的彈簧的勁度系數(shù)是山什么決定的？下列說法正確的是（a ）a. 勁度系數(shù)是由彈簧的材料、幾何形狀等決定的；b. 勁度系數(shù)跟彈簧的形變量成反比；c. 勁度系數(shù)跟彈簧所受的拉力或壓力的大小成正比;d. 勁度系數(shù)跟彈簧的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。5、用只彈簧秤、-把刻度尺測量一根彈簧的勁度系數(shù)，依據(jù)你的實(shí)驗(yàn)原理，需要測暈的物理有每次拉伸時彈簧秤的示數(shù)f,用刻度尺測出彈簧的0'予10-20-30-*).圖 1-63（式屮ax為拉伸形變量x,

10、則k=f/x°6、如圖1-63所示，-根彈費(fèi)其白由端b在懸掛重物時指針正好對 準(zhǔn)刻度5,在彈性限度內(nèi)，當(dāng)掛80n重物時，指針正好對準(zhǔn)刻度 45,當(dāng)掛上30n重物時，指針指向哪個刻度？（答案：20）7、通過本實(shí)驗(yàn)我們得岀了結(jié)論：在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力人小 和彈簧的形變量之間成正比，即f=kx,那么 f=kax成立嗎? 彈力變化后，彈簧又發(fā)生的形變變化，4f為彈力的變化）答案：成立（提示：由f=kx, f為彈力，x為彈簧的形變量，設(shè)彈簧的形變量再增加ax,則彈力的增加量為af,則f + af=k（x+ax）,故af=kax成立）核書役計:實(shí)驗(yàn)三、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾?/p>