高考物理一轮复习课件第六讲实验探究弹力与弹簧伸长的关系

第6讲实验：探究弹力与弹簧伸长的关系fuxi复习内容1.探究弹簧弹力与形变量的定量关系。2.实验创新与拓展一、实验目的：1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。2．学会用列表法和图象法处理实验数据。二、实验原理：

弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。三、实验器材：

铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。

四、实验步骤：1.安装实验仪器(如图所示)。2．测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据。3．根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。4．按照在图中所绘点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(包括直线)，使尽可能多的点落在线上，不能落在线上的点均匀分布在线的两侧，离线较远的点舍弃。fuxi典例分析【例1】如图1所示，甲同学用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)为完成实验，还需要的实验器材有：_______________。(2)实验中需要测量的物理量有：__

____________

_。

(3)图2是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F­x图像，由此可求出弹簧的劲度系数为_

__N/m。图线不过原点的原因是__________________________。毫米刻度尺弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)弹簧自身存在重力200fuxi典例分析(4)为完成该实验，乙同学使用同样的实验器材，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，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，分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：____________。CBDAEFG五、实验数据的处理及结论：2．图象法以弹簧伸长量x为横坐标、弹力F为纵坐标建立坐标系，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。1．列表法将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。3．结论弹簧的弹力F与其形变量成正比。六、注意事项：1．安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2．不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。3．尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。4．观察所描点的走向：不要画折线。描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧。5．统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。七、误差分析：1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。3.水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。（如图2中虚线）2.悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。（如图1中虚线）图1图2fuxi典例分析【例2】一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。(1)甲同学采用如图a所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中作出小盘中砝码重力随弹簧伸长量x变化的图像如图b所示。(重力加速度g＝10m/s2)①利用图b中图像，可求得该弹簧的劲度系数为________N/m。②利用图b中图像，可求得小盘的质量为________kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。2000.1相同fuxi典例分析【例2】一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。(2)为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图c所示的图像，为了制作一个量程较大的弹簧测力计，应选弹簧________(填“A”或“B”)；为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(填“A”或“B”)。BA八、实验创新：创新一：实验思路1．弹力的获得：弹簧竖直悬挂，钩码的重力大小等于弹簧的弹力→压力传感器测弹簧弹力；弹簧水平放置，消除弹簧自重的影响。2．长度的获得：刻度尺测量→游标卡尺测量。3．图像的获得：根据测得的数据在坐标纸上作图→由传感器和计算机输入数据得到图像。fuxi典例分析【例3】某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内，采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。fuxi典例分析

6.046.05348.6八、实验创新：创新二：实验目的1．将两个弹簧“串联”或“并联”。2．探究弹簧劲度系数与弹簧原长、“粗细”的关系。八、实验创新：创新三：实验过程

fuxi典例分析【例4】在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探究。在弹性限度内，将质量为m＝50g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图1、图2