《探索弹力和弹簧伸长的关系》实验专题

1、二、探究弹力和弹簧伸长的关系实验专题【实验目的】探究弹力和弹簧伸长的定量关系,并学习用列表法、图象法、函数法处理实验数据。【实验原理】弹簧受力会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。弹簧的伸长越大,弹力也就越大。【实验器材】弹簧、钩码、直尺、铁架台。【实验步骤】1.将弹簧的一端挂在铁架台上,让其自然下垂,用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0,即原长. 2.如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出对应的弹簧长度l1,记录m1和l1,填入自己设计的表格中.3.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量

2、x1、x2、x3、x4、x5. 4.以弹力F(大小等于所挂钩码的重力为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图,连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线.5.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数.6.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义.【例题】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.他先测出不挂钩码时弹簧下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:(重力加速度g=9.8 m/s2 (1根据所得数据,在图坐标纸上作出弹簧指针所指标

3、尺刻度x与钩码质量m的关系曲线.(2根据所测得数据和关系曲线可以判断,在N范围内弹簧弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为N/m.解析:(1根据所给数据作出的图象如图所示。(2从标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线可以看出,在04.9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系是一 条直线,这说明在此范围内满足胡克定律。由直线部分斜率的倒数与g的乘积可求得弹簧劲度系数为25.0N/m。课时作业(二探究弹力和弹簧伸长的关系1.某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时, 将原长约200mm的橡皮筋上端固定,在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g,每增挂一只钩码均记下对应的橡

4、皮筋伸长量;当挂上10只钩码后,再逐一把钩码取下,每取下一只钩码,也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据,作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量l与拉力F关系的图像如图所示。从图像中可以得出(A.增挂钩码时l与F成正比,而减挂钩码时l与F不成正比B.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C.当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D.增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度 2.如图所示,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弹力大小的关系图象(如图乙,则下列正

5、确的是(A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200N/mD.该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变3.在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中,甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧。为测量橡皮绳的劲度系数,他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码(每个钩码的质量均为m=0.1kg,取g=10m/s2,并记录绳下端的坐标X加i(下标i表示挂在绳下端钩码个数,然后逐个拿下钩码,同样记录绳下端面的坐标X减i,绳下端坐标的平均值X i=(X加i+ X减i/2的数据如下表: (1同一橡皮绳的X加i X减i(大于或小于;(2 同学的数据更符合实验

6、要求(甲或乙; (3选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k (N/m ; (4为了更好地测量劲度系数,在选用钩码时需考虑的因素有哪些? 4.下表是某同学“探究弹力和弹簧伸长关系”所测的几组数据。 (1请在右图的坐标纸上做F x 图线。 (2写出曲线所代表的函数式。(3解释函数表达式中比例系数的物理意义。(4若弹簧的原长为40cm ,并且以弹簧的总长为自变量,请你写出弹力的函数式。5.某同学在做“探索弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,弹簧的弹力用F 表示,弹簧未挂钩码时的长度用l 0表示,弹簧挂上钩码后的长度用l 表示。弹簧的伸长量用x 表示,x =l -l 0,该同学记录的数据如下表: 根

7、据这些数据在图中作出F -x 图像。尝试写出F 与x 的函数表达式,并解释表达式中常数的物理意义。6.某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验,他先将弹簧平放在水平桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长L 0,再把弹簧竖直悬挂起来,挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L ,把L -L 0作为弹簧的伸长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下图所示图线中的( A B C D7.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k,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。当弹簧自然下垂时,

8、指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端挂一个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L2;挂七个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L7。下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是_和_。测量记录表: 实验中,L3和L7两个值还没有测定,请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。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:d1=L4-L0=6.90cm,d2=L5-L1=6.90cm,d3=L6-L2=7.00cm。请你给出第四个差值:d4=_=_。根据以上差值,可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量L,L用d1、d2、d3、d4表示的式子为L=_,代入数据解得L=_cm。计算弹簧的劲度系数k=_N/m。(g取9.8m/s2。答 1D 2BCD 案 3小于；乙；k 甲=2534N/m k 乙=5770N/m ；尽可能使伸长量在弹性限度 范围内，同时有足够大的伸