实验二-探究弹力和弹簧伸长量的关系

【实验目的】1.探究弹力和弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用图象法处理实验数据.实验二探究弹力和弹簧伸长量的关系要点归纳图1【实验原理】1.如图1所示,在弹簧下端悬挂钩码

时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生

的弹力与所挂钩码的重力大小相等.2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉

长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算.这样就可

以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了.【实验器材】

铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔.图1【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2所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中.

图23.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x1、x2、x3、x4、x5.钩码个数长度伸长量x弹力F0l0=1l1=x1=l1-l0F1=2l2=x2=l2-l0F2=3l3=x3=l3-l0F3=【数据处理】

1.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.2.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.3.得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义.【误差分析】

1.弹簧拉力大小的不稳定会造成误差.因此,使弹簧的悬挂端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力,待稳定后再读数可以提高实验的准确度.2.尽量精确地测量弹簧的长度，也是减小实验误差的基本方法.3.描点、作图不准确.【注意事项】

1.所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度.要注意观察,适可而止.2.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点的间距尽可能大,这样作出的图线更精确.3.测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量,以免增大误差.4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,

但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧.5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.

【例1】某同学用如图3所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所图3

得数据列表如下:(重力加速度g=9.8m/s2)典例剖析砝码质量m/×102

g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/×10-2

m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据,在图4坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.

图4(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在_____范围内,弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格弹簧劲度系数为________N/m.思路点拨

(1)在坐标纸上描点，然后根据各点的分布与走向,用平滑的曲线(或直线)连接各点.(2)满足胡克定律的应是图线中的直线部分.解析

(1)如图所示(2)根据图线可以看出，当m≤5.00×102g=0.5kg

时,标尺刻度x与砝码质量m成一次函数关系,所以当F=mg≤4.9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k,则k=25N/m.答案

(1)见解析(2)0~4.9N25【例2】用一个支架、一根弹簧、一把直尺和一个已知质量的钩码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎么做?

解析

本题主要考查实验方法的拓展迁移能力.(1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上钩码(质量已知为m),测出弹簧伸长x.(2)将钩码取下换上待测物体,测出弹簧伸长x′.(3)待测物体的重力

答案

见解析一、选择题(1单选题,2双选题)1.某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,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伸长后的长度l,把l-l