實(shí)驗(yàn)二-探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系.2.學(xué)會(huì)利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系要點(diǎn)歸納圖1【實(shí)驗(yàn)原理】1.如圖1所示,在彈簧下端懸掛鉤碼

時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng),平衡時(shí)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(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出,伸長(zhǎng)量可以由拉

長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧原來的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算.這樣就可

以研究彈簧的彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系了.【實(shí)驗(yàn)器材】

鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線、鉛筆.圖1【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上,讓其自然下垂,用刻度尺測(cè)出彈簧自然伸長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度l0,即原長(zhǎng).2.如圖2所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計(jì)的表格中.

圖23.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對(duì)應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,記錄

m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2、l3、l4、l5,并得出每次彈簧的伸長(zhǎng)量x1、x2、x3、x4、x5.鉤碼個(gè)數(shù)長(zhǎng)度伸長(zhǎng)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(biāo),以彈簧的伸長(zhǎng)量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖.連接各點(diǎn),

得出彈力F隨彈簧伸長(zhǎng)量x變化的圖線.2.以彈簧的伸長(zhǎng)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(zhǎng)之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)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(huì)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(dāng)對(duì)彈簧的拉力,待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度.2.盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度，也是減小實(shí)驗(yàn)誤差的基本方法.3.描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確.【注意事項(xiàng)】

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(biāo)上描的點(diǎn)的間距盡可能大,這樣作出的圖線更精確.3.測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量,以免增大誤差.4.描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上,

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

【例1】某同學(xué)用如圖3所示裝置做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn).他先測(cè)出不掛砝碼時(shí)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(gè)增加砝碼,測(cè)出指針?biāo)傅臉?biāo)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(biāo)尺刻度x/×10-2

m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù),在圖4坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線.

圖4(2)根據(jù)所測(cè)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(zhǎng)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(diǎn)撥

(1)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，然后根據(jù)各點(diǎn)的分布與走向,用平滑的曲線(或直線)連接各點(diǎn).(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(dāng)m≤5.00×102g=0.5kg

時(shí),標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m成一次函數(shù)關(guān)系,所以當(dāng)F=mg≤4.9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長(zhǎng)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(gè)支架、一根彈簧、一把直尺和一個(gè)已知質(zhì)量的鉤碼,來測(cè)定某個(gè)不太重的物體有多重,該怎么做?

解析

本題主要考查實(shí)驗(yàn)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(cè)出彈簧伸長(zhǎng)x.(2)將鉤碼取下?lián)Q上待測(cè)物體,測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)x′.(3)待測(cè)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(xué)在做“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長(zhǎng),用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)l0,再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測(cè)出彈簧伸長(zhǎng)后的長(zhǎng)度l,把l-l