實驗02 探究彈力和彈簧伸長的關系

實驗二探究彈力和彈簧伸長的關系主干回顧·夯基礎一、實驗目的1．探究彈力與彈簧伸長量的定量關系．2．學會用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù)．二、實驗原理1．如圖所示，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系了．三、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．四、實驗步驟1．將彈簧掛在支架上，測量彈簧的原長l0.2．在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時測出彈簧的長度l.3．求出彈簧的伸長量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)．4．改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復上述實驗，要盡量多測幾組數(shù)據(jù)，將所測數(shù)據(jù)填寫在下列表格中．記錄表：彈簧原長l0＝______cm次數(shù)內容123456拉力F/N彈簧總長/cm彈簧伸長/cm五、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x為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)．首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)．3．得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義．六、誤差分析1．彈簧拉力大小的不穩(wěn)定易造成誤差，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，可以提高實驗的準確度．2．彈簧長度的測量是本實驗的主要誤差來源，測量時盡量精確地測量彈簧的長度．3．在F-x圖象上描點、作圖不準確．七、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．2．每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確．3．測量彈簧的原長時要讓它自然下垂．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，以減小誤差．4．測量有關長度時，應區(qū)別彈簧原長lo、實際總長l及伸長量x三者之間的不同，明確三者之間的關系．5．建立平面直角坐標系時，兩軸上單位長度所代表的量值要適當，不可過大，也不可過?。?．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側．描出的線不應是折線，而應是平滑的曲線．7．記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力與彈簧伸長量的對應關系及單位．核心探究·研考點

如圖甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關系．

實驗原理與操作

(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：______.(2)實驗中需要測量的物理量有：______.(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為______N/m.圖線不過原點是由于______________________________.(4)為完成該實驗，設計的實驗步驟如下：A．以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的曲線連接起來；B．記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0；C．將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D．依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個…鉤碼，分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應的刻度，并記錄在表格內，然后取下鉤碼；E．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關系式，首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F．解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G．整理儀器．請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：______.解析：(1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；(2)根據(jù)實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個點，代入ΔF＝kΔx可得k＝200N/m，由于彈簧自身的重力，使得彈簧不加外力時就有形變量．(4)根據(jù)完成實驗的合理性可知，先后順序為CBDAEFG.答案：(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力及對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)

(3)200彈簧自身重力(4)CBDAEFG

(2012·廣東高考)某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系．(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側．彈簧軸線和刻度尺都應在________方向(填“水平”或“豎直”)．(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6，數(shù)據(jù)如下表：數(shù)據(jù)處理與誤差分析代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________．由表可知所用刻度尺的最小分度為________．(3)下圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”)．(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g(結果保留2位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)．解析：(1)彈簧受砝碼盤和砝碼豎直方向的拉力，所以用刻度尺測量彈簧的長度及長度的變化時，為減小誤差，彈簧軸線和刻度尺都應在豎直方向．(2)只有當彈簧穩(wěn)定時，刻度尺讀數(shù)才準確．題中數(shù)據(jù)L3只保留了小數(shù)點后一位，應與其他數(shù)據(jù)保持一致，保留兩位，所以L3記錄不規(guī)范．數(shù)據(jù)小數(shù)點后的第一位為精確值，第二位為估讀值，所以刻度尺的精度為0.1cm＝1mm，即最小分度為1mm.

在“探究彈簧伸長量和彈力的關系，并測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗中，實驗裝置如圖所示．所用的每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度．實驗的改進與創(chuàng)新

(1)有一個同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標圖中，請作出F-L圖線．(2)由此圖線可得出的結論是____________________，該彈簧的原長為L0＝________cm，勁度