实验探究弹力和弹簧伸长的关系

实验探究弹力和弹簧伸长的关系1、探究弹力与弹簧伸长得定量关系、2、学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据得科学方法、1、弹簧受力会发生形变,形变得大小与受到得外力有关、沿着弹簧得方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧产生得弹力与使她发生形变得拉力在数值上就是相等得、2、用悬挂法测量弹簧得弹力,运用得正就是弹簧得弹力与挂在弹簧下面得钩码得重力相等、3、弹簧得长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后得长度减去弹簧原来得长度进行计算、这样就可以研究弹簧得弹力和弹簧伸长量之间得定量关系了、轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,毫米刻度尺、1、如图1所示,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧得一端固定于铁架台得横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺就是否竖直、图12、记下弹簧下端不挂钩码时所对应得刻度L0、3、在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应得刻度L1、4、用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时,弹簧下端所对应得刻度L2、L3、L4、……,并将所得数据记录在表格中、5、用xn＝Ln－L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧得伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码得总重力,这个总重力就等于弹簧弹力得大小,将所得数据填入表格、6、根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标,以弹簧得伸长量为横坐标、7、按照图中各点得分布与走向,尝试作出一条平滑得曲线(包括直线)、所画得点不一定正好都在这条曲线上,但要注意使曲线两侧得点数大致相同、8、以弹簧得伸长量为自变量,写出曲线所代表得函数,首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数……9、解释函数表达式中常数得物理意义、1、实验中弹簧下端挂得钩码不要太多,以免弹簧被过分拉伸,超过弹簧得弹性限度、2、要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据、3、本实验就是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作得曲线就是试探性得,只就是在分析了点得分布和走向以后才决定用直线来连接这些点、4、如果实验中不用弹簧得伸长而用弹簧得总长为横坐标,得到得不就是正比例函数,关系较为复杂,因此最好用弹簧得伸长为横坐标、5、记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量得对应关系及单位、11大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流题型一用图象法处理实验数据[例1]某同学用如图2所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系得实验、她先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指得标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指得标尺刻度,所得数据列表如下:(取g＝9、8m/s2)图2砝码质量m/102g01、002、003、004、005、006、007、00标尺刻度x/10－2m15、0018、9422、8226、7830、6634、6042、0054、50(1)根据所测数据,在图3所示得坐标纸上作弹簧指针所指得标尺刻度x与砝码质量m得关系曲线、图3(2)根据所测得得数据和关系曲线可以判断,在________牛范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,这种规格弹簧得劲度系数为________牛/米、[解析]

(1)根据表格中所测数据,在坐标系中得描点连结如图4所示、图4

(2)从x与砝码质量m得关系曲线可看出,在0～4、9N范围内弹力大小与弹簧伸长关系就是一直线,说明弹簧在这一范围内满足胡克定律,由直线斜率得倒数可求得弹簧劲度系数为25、0N/m、[答案]

(1)如图4所示、(2)0～4、9

25、0题后反思在物理学中经常用图象处理物理问题,应用图象得好处就是:直观、方便、应用图象处理问题,要注意:①图象斜率得意义(或曲线切线斜率得意义);②图象与纵轴、横轴交点得物理意义、变式1—1以下就是一名同学做“探究形变与弹力得关系”得实验、(1)下列实验步骤就是这名同学准备完成得,请您帮她按操作得先后顺序,将各步骤得顺序号写在横线上________、A、以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应得点,并用平滑得曲线连接起来;B、记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上得刻度l0;C、将铁架台固定于桌子上,并将弹簧得一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一把刻度尺;D、依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应得刻度并记录在表格内,然后取下钩码;E、以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量得关系式;F、解释函数表达式中常数得物理意义、(2)下表就是这名同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间得关系所测得几组数据:弹力F/N0、51、01、52、02、5弹簧原来长度l0/cm1515151515弹簧后来长度l/cm16、217、318、519、620、8弹簧伸长量x/cm①算出每一次弹簧得伸长量,并将结果填在上表得空格内、②在下图得坐标上作出F—x图象、③写出曲线得函数表达式、(x以cm为单位):________、④函数表达式中常数得物理意义:__________、图5

答案:(1)C,B,D,A,E,F

(2)①如下表所示②如图6所示弹力F/N0、51、01、52、02、5弹簧伸长量x/cm1、22、33、54、65、8图6③F＝0、43x④函数表达式中得常数为弹簧得劲度系数,表示使弹簧每伸长或压缩0、01m(1cm)所需得拉力大小为0、43N、1、(2010·福建理综)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力得关系、实验时,将原长约200mm得橡皮筋上端固定,在竖直悬挂得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得橡皮筋伸长量;当挂上10只钩码后,再逐一把钩码取下,每取下一只钩码,也记下对应得橡皮筋伸长量、根据测量数据,作出增挂钩码和减挂钩码时得橡皮筋伸长量△l与拉力F关系得图象如图所示、从图象中可以得出________、(填选项前得字母)(

)图7A、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,增挂钩码时橡皮筋得伸长量比减挂钩码时得大C、当所挂钩码数相同时,增挂钩码时橡皮筋得伸长量与减挂钩码时得相等D、增挂钩码时所挂钩码数过多,导致橡皮筋超出弹性限度解析:若橡皮筋一直在弹性限度内,虚线和实线应重合、由于图中虚线和实线并不重合,说明增挂钩码时所挂钩码过多,导致橡皮筋超出了弹性限度,选项D正确、答案:D2、如图8甲所示,一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连、当对弹簧施加变化得作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生得弹力大小得关系图象(如图8乙所示)、则下列判断正确得就是(

)图8A、弹簧产生得弹力和弹簧得长度成正比B、弹簧长度得增加量与对应得弹力增加量成正比C、该弹簧得劲度系数就是200N/mD、该弹簧受到反向压力时,劲度系数不变答案:BCD3、(2011·南京师范大学附中模拟)17世纪英国物理学家胡克发现:在弹性限度内,弹簧得形变量与弹力成正比,这就就是著名得胡克定律、受此启发,一组同学研究“金属线材伸长量与拉力得关系”得探究过程如下:A、有同学认为:横截面为圆形得金属丝或金属杆在弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,与截面半径成反比B、她们准备选用一些“由同种材料制成得不同长度、不同半径得线材”作为研究对象,用测距仪、传感器等仪器测量线材得伸长量随拉力变化得规律,以验证假设C、通过实验取得如下数据:长度拉力伸长直径250N500N750N1000N1m2、52mm0、4mm0、8mm1、2mm1、6mm2m2、52mm0、8mm1、6mm2、4mm3、2mm1m3、57mm0、2mm0、4mm0、6mm0、8mm

D、同学们对实验数据进行分析、归纳后,对她们得假设进行了补充完善、(1)上述科学探究活动中,属于“制定计划”和“搜集证据”得环节分别就是________、________、(2)请根据上述过程分析她们得假设就是否全部正确？若有错误或不足,请给予修正、________________________________________________________________________、答案:(1)B

C

(2)她们得假设不就是全部正确、在弹性限度内,金属丝得伸长量与拉力成正比,与截面半径得平方成反比,还与金属丝得长度成正比4、某同学在竖直悬挂得弹簧下加挂钩码,探究弹力与弹簧伸长量得关系、表中就是该同学记录得实验数据,实验中弹簧始终未超过弹性限度、(g＝10m/s2)(1)根据实验数据在坐标系中作出弹力F跟弹簧伸长量x得关系图象;(2)根据图象得到弹簧得劲度系数就是________N/m、钩码质量m/g0306090120150弹簧总长度l/cm6、07、28、49、610、812、4解析:(1)利用题目给出得表格中,钩码质量为零时弹簧得长度,可得弹簧原长为6、0cm;根据给出得六组数据分别计算出对应状态下弹簧得伸长量,可在弹力F与弹簧伸长量x得关系图象中确定出六个点,用平滑得曲线连接尽量多得点、所得图象应该就是过原点得一条直线,本实验中最后一点要舍弃、(2)由所得图象,计算图象得斜率即为弹簧得劲度系数、答案:(1)如图9所示(2)25图95、某同学和您一起探究弹力和弹簧伸长得关系,并测弹簧得劲度系数k、做法就是先将待测弹簧得一端固定在铁架台上,然后将最小刻度就是毫米得刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端得指针恰好落在刻度尺上、当弹簧自然下垂时,指针指示得刻度数值记作L0;弹簧下端挂一个50g得钩码时,指针指示得刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g得钩码时,指针指示得刻度数值记作L2;……;挂七个50g得钩码时,指针指示得刻度数值记作L7、①下表记录得就是该同学已测出得6个值,其中有两个数值在记录时有误,她们得代表符号分别就是________和________、测量记录表:代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1、703、405、108、6010、312、1图10

②实验中,L3和L7两个值还没有测定,请您根据上图将这两个测量值填入记录表中、③为充分利用测量数据,该同学将所测得得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