實驗二-探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系

【實驗?zāi)康摹?.探究彈力和彈簧伸長量之間的關(guān)系.2.學會利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù).實驗二探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系要點歸納圖1【實驗原理】1.如圖1所示,在彈簧下端懸掛鉤碼

時彈簧會伸長,平衡時彈簧產(chǎn)生

的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等.2.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉

長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算.這樣就可

以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了.【實驗器材】

鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線、鉛筆.圖1【實驗步驟】

1.將彈簧的一端掛在鐵架臺上,讓其自然下垂,用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0,即原長.2.如圖2所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中.

圖23.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對應(yīng)的彈簧長度,記錄

m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5,并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.鉤碼個數(shù)長度伸長量x彈力F0l0=1l1=x1=l1-l0F1=2l2=x2=l2-l0F2=3l3=x3=l3-l0F3=【數(shù)據(jù)處理】

1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標,以彈簧的伸長量x為橫坐標,用描點法作圖.連接各點,

得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.2.以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù).首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù).3.得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義.【誤差分析】

1.彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差.因此,使彈簧的懸掛端固定,另一端通過懸掛鉤碼來充當對彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實驗的準確度.2.盡量精確地測量彈簧的長度，也是減小實驗誤差的基本方法.3.描點、作圖不準確.【注意事項】

1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度.要注意觀察,適可而止.2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些,從而使坐標上描的點的間距盡可能大,這樣作出的圖線更精確.3.測彈簧長度時,一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量,以免增大誤差.4.描點畫線時,所描的點不一定都落在一條曲線上,

但應(yīng)注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側(cè).5.記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位.

【例1】某同學用如圖3所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實驗.他先測出不掛砝碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個增加砝碼,測出指針所指的標尺刻度,所圖3

得數(shù)據(jù)列表如下:(重力加速度g=9.8m/s2)典例剖析砝碼質(zhì)量m/×102

g01.002.003.004.005.006.007.00標尺刻度x/×10-2

m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖4坐標紙上作出彈簧指針所指的標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線.

圖4(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在_____范圍內(nèi),彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格彈簧勁度系數(shù)為________N/m.思路點撥

(1)在坐標紙上描點，然后根據(jù)各點的分布與走向,用平滑的曲線(或直線)連接各點.(2)滿足胡克定律的應(yīng)是圖線中的直線部分.解析

(1)如圖所示(2)根據(jù)圖線可以看出，當m≤5.00×102g=0.5kg

時,標尺刻度x與砝碼質(zhì)量m成一次函數(shù)關(guān)系,所以當F=mg≤4.9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律.圖線斜率的大小在數(shù)值上等于彈簧的勁度系數(shù)k,則k=25N/m.答案

(1)見解析(2)0~4.9N25【例2】用一個支架、一根彈簧、一把直尺和一個已知質(zhì)量的鉤碼,來測定某個不太重的物體有多重,該怎么做?

解析

本題主要考查實驗方法的拓展遷移能力.(1)將彈簧上端固定在支架上,下端掛上鉤碼(質(zhì)量已知為m),測出彈簧伸長x.(2)將鉤碼取下?lián)Q上待測物體,測出彈簧伸長x′.(3)待測物體的重力

答案

見解析一、選擇題(1單選題,2雙選題)1.某同學在做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中,他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧的原長l0,再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度l,把l-l