實驗：探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

1、2021/6/161實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系2021/6/1621探究彈力與彈簧伸長的定量關(guān)系2學(xué)會利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù)的科學(xué)方法2021/6/1631彈簧受力會發(fā)生形變，形變的大小與受到的外力有關(guān)沿著彈簧的方向拉彈簧，當(dāng)形變穩(wěn)定時，彈簧產(chǎn)生的彈力與使它發(fā)生形變的拉力在數(shù)值上是相等的2用懸掛法測量彈簧的彈力，運用的正是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼的重力相等3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2021/6/164輕質(zhì)彈簧(一根)，鉤碼(一盒)，刻度尺，鐵架臺，重垂線，坐標(biāo)紙

2、，毫米刻度尺2021/6/1651如圖1所示，將鐵架臺放在桌面上(固定好)，將彈簧的一端固定于鐵架臺的橫梁上，在靠近彈簧處將刻度尺(最小分度為1 mm)固定于鐵架臺上，并用重垂線檢查刻度尺是否豎直 圖圖12021/6/1662記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)的刻度L0.3在彈簧下端掛上一個鉤碼，待鉤碼靜止后，記下彈簧下端所對應(yīng)的刻度L1.4用上面方法，記下彈簧下端掛2個、3個、4個鉤碼時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度L2、L3、L4、，并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中2021/6/1675用xnLnL0計算出彈簧掛1個、2個、3個鉤碼時彈簧的伸長量，并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸，計算出所掛鉤碼的總重力，這個總重力就等

3、于彈簧彈力的大小，將所得數(shù)據(jù)填入表格.2021/6/1686.根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點，最好以彈簧彈力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量為橫坐標(biāo)7按照圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線(包括直線)所畫的點不一定正好都在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點數(shù)大致相同8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)9解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義2021/6/1691實驗中彈簧下端掛的鉤碼不要太多，以免彈簧被過分拉伸，超過彈簧的彈性限度2要使用輕質(zhì)彈簧，且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)3本實驗是探究性實驗，實驗前并不知道其規(guī)律，所以描點以后所作的曲線是試探性的，只是在分

4、析了點的分布和走向以后才決定用直線來連接這些點2021/6/16104如果實驗中不用彈簧的伸長而用彈簧的總長為橫坐標(biāo)，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為橫坐標(biāo)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 2021/6/1611題型一用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)例1某同學(xué)用如圖2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?biāo)傅臉?biāo)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?biāo)傅臉?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：(取g9.8 m/s2)圖圖22021/6/1612砝碼砝碼質(zhì)量質(zhì)量m m/10/102 2g g0 01.001.002.002.0

5、03.003.004.004.005.005.006.006.007.007.00標(biāo)尺標(biāo)尺刻度刻度x x/10/102 2m m15.0015.0018.9418.9422.8222.8226.7826.7830.6630.6634.6034.6042.0042.0054.5054.502021/6/1613(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖3所示的坐標(biāo)紙上作彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線圖圖32021/6/1614(2)根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷，在_牛范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律，這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)為_牛/米2021/6/1615解析(1)根據(jù)表格中所測數(shù)據(jù)，

6、在坐標(biāo)系中的描點連結(jié)如圖4所示圖圖4 2021/6/1616(2)從x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可看出，在04.9 N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系是一直線，說明彈簧在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律，由直線斜率的倒數(shù)可求得彈簧勁度系數(shù)為25.0 N/m.答案(1)如圖4所示(2)04.925.02021/6/1617題后反思在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問題，應(yīng)用圖象的好處是：直觀、方便應(yīng)用圖象處理問題，要注意：圖象斜率的意義(或曲線切線斜率的意義)；圖象與縱軸、橫軸交點的物理意義2021/6/1618變式11以下是一名同學(xué)做“探究形變與彈力的關(guān)系”的實驗(1)下列實驗步驟是這名同學(xué)準(zhǔn)備完成的，請你幫他按操作

7、的先后順序，將各步驟的順序號寫在橫線上_A以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應(yīng)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；2021/6/1619D依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個、鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時，彈簧下端所對應(yīng)的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與彈簧伸長量的關(guān)系式；F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義2021/6/1620(2)下表是這名同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間的關(guān)系所測的幾組數(shù)據(jù)：彈力彈力F

8、F/N/N0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5彈簧原來長度彈簧原來長度l l0 0/cm/cm15151515151515151515彈簧后來長度彈簧后來長度l l/cm/cm16.216.217.317.318.518.519.619.620.820.8彈簧伸長量彈簧伸長量x x/cm/cm2021/6/1621算出每一次彈簧的伸長量，并將結(jié)果填在上表的空格內(nèi)在下圖的坐標(biāo)上作出Fx圖象寫出曲線的函數(shù)表達(dá)式(x以cm為單位)：_. 函 數(shù) 表 達(dá) 式 中 常 數(shù) 的 物 理 意 義 ：_.圖圖5 2021/6/1622答案：(1)C，B，D，A，E，F(xiàn)(2)如下表所示如

9、圖6所示彈力彈力F F/N/N0.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5彈簧伸長量彈簧伸長量x x/cm/cm1.21.22.32.33.53.54.64.65.85.8圖圖62021/6/1623F0.43x函數(shù)表達(dá)式中的常數(shù)為彈簧的勁度系數(shù)，表示使彈簧每伸長或壓縮0.01 m(1 cm)所需的拉力大小為0.43 N.2021/6/16241(2010福建理綜)某實驗小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系實驗時，將原長約200 mm的橡皮筋上端固定，在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20 g)，每增掛一只鉤碼均記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量；當(dāng)掛上10只鉤碼后，再逐一把鉤碼取

10、下，每取下一只鉤碼，也記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量2021/6/1625根據(jù)測量數(shù)據(jù)，作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時的橡皮筋伸長量l與拉力F關(guān)系的圖象如圖所示從圖象中可以得出_(填選項前的字母)()圖圖72021/6/1626A增掛鉤碼時l與F成正比，而減掛鉤碼時l與F不成正比B當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時的大C當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時，增掛鉤碼時橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時的相等D增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多，導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度2021/6/1627解析：若橡皮筋一直在彈性限度內(nèi)，虛線和實線應(yīng)重合由于圖中虛線和實線并不重合，說明增掛鉤碼時所掛鉤碼過多，導(dǎo)致橡皮筋超出了彈性限度，選項D

11、正確答案：D2021/6/16282如圖8甲所示，一個彈簧一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力)時，在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生的彈力大小的關(guān)系圖象(如圖8乙所示)則下列判斷正確的是()圖圖82021/6/1629A彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B彈簧長度的增加量與對應(yīng)的彈力增加量成正比C該彈簧的勁度系數(shù)是200 N/mD該彈簧受到反向壓力時，勁度系數(shù)不變答案：BCD2021/6/16303(2011南京師范大學(xué)附中模擬)17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：在彈性限度內(nèi)，彈簧的形變量與彈力成正比，這就是著名的胡克定律受此啟發(fā)，一組同學(xué)研究“金屬線材伸長量與

12、拉力的關(guān)系”的探究過程如下：A有同學(xué)認(rèn)為：橫截面為圓形的金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)，其伸長量與拉力成正比，與截面半徑成反比B他們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成的不同長度、不同半徑的線材”作為研究對象，用測距儀、傳感器等儀器測量線材的伸長量隨拉力變化的規(guī)律，以驗證假設(shè)2021/6/1631C通過實驗取得如下數(shù)據(jù)：長度長度拉力拉力伸長伸長直徑直徑250 N250 N500 N500 N750 N750 N1000 N1000 N1 m1 m2.52 mm2.52 mm0.4 mm0.4 mm0.8 mm0.8 mm1.2 mm1.2 mm1.6 mm1.6 mm2 m2 m2.52 mm2.52 m

13、m0.8 mm0.8 mm1.6 mm1.6 mm2.4 mm2.4 mm3.2 mm3.2 mm1 m1 m3.57 mm3.57 mm0.2 mm0.2 mm0.4 mm0.4 mm0.6 mm0.6 mm0.8 mm0.8 mm2021/6/1632D同學(xué)們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，對他們的假設(shè)進行了補充完善(1)上述科學(xué)探究活動中，屬于“制定計劃”和“搜集證據(jù)”的環(huán)節(jié)分別是_、_.(2)請根據(jù)上述過程分析他們的假設(shè)是否全部正確？若有錯誤或不足，請給予修正_.2021/6/1633答案：(1)BC(2)他們的假設(shè)不是全部正確在彈性限度內(nèi)，金屬絲的伸長量與拉力成正比，與截面半徑的平方成反

14、比，還與金屬絲的長度成正比2021/6/16344某同學(xué)在豎直懸掛的彈簧下加掛鉤碼，探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系表中是該同學(xué)記錄的實驗數(shù)據(jù)，實驗中彈簧始終未超過彈性限度(g10 m/s2)(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出彈力F跟彈簧伸長量x的關(guān)系圖象；( 2 ) 根 據(jù) 圖 象 得 到 彈 簧 的 勁 度 系 數(shù) 是_N/m.鉤碼質(zhì)量鉤碼質(zhì)量m m/g/g0 0303060609090120120150150彈簧總長度彈簧總長度l l/cm/cm 6.06.07.27.28.48.49.69.610.810.812.412.42021/6/1635解析：(1)利用題目給出的表格中，鉤碼質(zhì)量為零時

15、彈簧的長度，可得彈簧原長為6.0 cm；根據(jù)給出的六組數(shù)據(jù)分別計算出對應(yīng)狀態(tài)下彈簧的伸長量，可在彈力F與彈簧伸長量x的關(guān)系圖象中確定出六個點，用平滑的曲線連接盡量多的點所得圖象應(yīng)該是過原點的一條直線，本實驗中最后一點要舍棄(2)由所得圖象，計算圖象的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)2021/6/1636答案：(1)如圖9所示(2)25圖圖92021/6/16375某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上當(dāng)彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0；彈簧下端掛一個

16、50 g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個50 g 的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；掛七個50 g的鉤碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.2021/6/1638下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是_和_測量記錄表：代表符號代表符號L L0 0L L1 1L L2 2L L3 3L L4 4L L5 5L L6 6L L7 7刻度數(shù)值刻度數(shù)值/cm/cm1.701.70 3.403.40 5.105.108.608.60 10.310.3 12.112.12021/6/1639圖圖10 2021/6/1640實驗中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表