第5讲实验2探究弹力和弹簧伸长的关系

1、2013年咼考解决方条实验2：探究弹力和弹簧伸长量的关系学生姓名: 上课时间:d第5讲实验2探究弹力和弹簧伸长量的关系阶段复习1. 前段时间学习的内容现在是否依然很熟练?2. 是否需要去自己的错题宝库游览一番？2014年高考怎么考考点解读2011 年2012 年2013基础知识讲解一、实验目的探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习其中的科学方法。二、实验原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹赞产牛的弹力和外力大小柑等。这样弹力的大小可以通过测定外力而 得出（可以用悬挂钩码的方法给弹赞施加拉力）；弹赞的伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图 的方法探索出弹力和弹簧伸长的定量关系。三、实验器材：轻

2、弹簧、钩码（一盒）、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。四、实验步骤：1. 将铁架台放于桌面上，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺固定于铁架台 上，并用重垂线检查刻度尺是否垂直。2 记下弹簧的原长（口然长度）/03. 在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止后，记下弹赞的的现长/及弹力f,算出伸长量x = z-/0,并改 变钩码个数，多次测量。4 根据测量数据画出f-x图像。（以f为纵轴，以x为横轴）5.探索结论：按照尸讥图中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。所画的点不一 定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试

3、尸" 是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数在实验误差范围内，应得出弹力的大小与弹簧的伸长量成正比，即尸=也，其中r的单位由f和兀的单 位决定。五、注意事项：1. 强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系。2. 实验中悬挂钩码时注意不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。3. 要使用轻质弹簧，为了减小误差，要尽量多测几组数据。4. 根据卩兀图线，尝试做出一条平滑曲线时要注意：如果有一两个点远偏离绝大多数点所决定的曲线, 就要考虑将这些点删除掉。【例1】在“探究弹力与弹簧伸长的关系'，实验中，以下说法正确的是（）a. 弹簧被拉伸时，偶尔可以超出它的

4、弹性限度b. 川悬挂钩码的方法给弹簧就加拉力，应保证弹簧位于竖直位置h.处于平衡状态c. 用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量d. 用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长最，得出拉力与伸长最之比相等20f/n/10/o/-105a0 15xcm/-10【例2】如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连。当对弹簧施加变化的作用力（拉 力或压力）时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力的关系图像（如图实一2 7乙）。则下列 判断错误的是（）3z电脑lj ij 甲 a. 弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比b. 弹簧长度的增加虽与对应的弹力增加屋成正比c. 该弹簧的劲度系数是200

5、n/md. 该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变【例3】某同学要探究弹力和弹赞伸长的关系，并测弹赞的劲度系数九做法是先将待测弹贊的一端固定在 铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖肓放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度 尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作s，弹赞下端每增加一个50 g的祛码时，指针示 数分别记作厶1、厶2、厶7。（1）下表记录的是该同学测出的8个值：代表符号loli厶2厶3厶5l（、厶7刻度数值/cm1.703.405.106.858.6010.3012.1014.05根据表中数据，用“逐差法十算出每增加50 g祛码时弹簧平均仲长虽l的数值为l=（2）根据

6、以上数据，求出弹簧的劲度系数n/m。（g取9.8 m/s2）【例4】某同学在研究性学习屮，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h = 30.0 cm且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的下端接触）, 如图实一28甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度/,现要测出弹费的原长a）和弹簧的劲度系数，该同学通过改变i而测出对应的弹力f,作出f/图像如图实一2 8乙所示,则弹簧的劲度系数为k =n/m,弹簧的原长/o=图实_2_8【例5】某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验。钩码质量7?/x102 g01.002

7、.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/xl0_2m15.001&9422.8226.7830.6634.6042.0054.50（1）根据所测数据，在图实一210所示的朋标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量加的他先测岀不挂钩码时弹簧卜端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码， 并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（垂力加速度 g=9.8m/s2）x/x102m关系曲线。5550454035302520% 1 2 3 4 5 6 7 8m/xi02g图实一 2-10（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在n范围内弹力大小与弹簧伸长

8、关系满足胡克定律，这种规格的弹费的劲度系数为n/nio【例6】通过“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力f的大小与弹簧的伸长 （或压缩）量兀成正比，并不同的弹簧，其劲度系数不同。已知一根原长为厶）、劲度系数为b的长2 1弹簧儿 现把它截成长为亍6利亂。的b、c两段，设b段的劲度系数为他、c段的劲度系数为心，关于 灯、他、居的人小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以，k=k2=k3乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越人，所以，k<k2<k3丙同学：同一根弹簧截成的两段，越长劲度系数越大，所以，2&也（1）为了验

9、证猜想，对以通过实验来完成。实验所需的器材除铁架台外，述需要的器材有（2）简要写出实验步骤。（3）如图是实验得到的图线。根据图线得出弹赞的劲度系数与弹赞长度有怎样的关系?【例7】下表是菜同学为探索弹簧的弹力和伸长的关系所测的几组数据。弹力f/n0.51.01.52.02.5伸长x/cm2.305.086.899.8012.40/7n(1)请你在图屮的坐标纸上作出f讥图线。(2)写出illi线所代表的函数式。(3) 解释函数表达式中常量的物理意义。(4) 若弹簧的原长为40cm,并h以弹簧的总长为h变最，请你写出它的函数式。【例8】某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面

10、上使其自然伸长，用直尺 测出弹簧的原长l0,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧仲氏后的反度l,把l-l0作为弹 簧的伸长量x,这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的()【例9】为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起來，在自由端挂上不同质量的舷码。实验测出 了祛码质量m与弹簧长度1的相应数据，其对应点已在图实一2 5上标出。(g=9.8m/s2)m(«)（1）作出m1的关系图线;（2）弹簧的劲度系数为n/mo【例10】某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数做法是先将待测弹簧的一端 固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落 在刻度尺上。当弹簧白然下垂时，指针指示的刻度数值记作厶°,弹簧下端挂一个50g的祛码时，指针 指示的刻度数值记作厶“弹簧下端挂两个50g的舷码时，指针指示的刻度数值记作厶2；;挂七个 50g的磁码时，指针指示的刻度数值记作b。（1）下表记录的是该同学已测出的6个值，其中冇两个数值在记录时冇误，它们的代表符号分别（3）为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值:tz, =