2018版高中物理第三章相互作用6实验：探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版必修

1、6实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1探究弹力和弹簧伸长的定量关系2学会利用图象研究两个物理量之间关系的方法二、实验原理1弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即Fmg.2弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量xll0.3作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图象，根据图象可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系三、实验器材轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，坐标纸.一、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在弹簧下端挂质量为m1

2、的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1.3改变所挂钩码的质量，重复步骤2，记录m2、m3、m4、m5、和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、.4计算出每次弹簧的伸长量x(xll0)和弹簧受到的拉力F(Fmg)，并将数据填入表格.1234567F/N0l/cmx/cm0二、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，如图361所示图3612以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据Fx图线的斜率求解，k.3得出弹力和弹簧伸长量之

3、间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义三、误差分析1偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据2系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧四、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2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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差3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4记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.实验探究1实验操作及分析某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验图36

4、2图362甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为 cm；本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是 ；(填选项前的字母)A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是 .【解析】弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量l14.66 cm7.73 cm6.93 c

5、m.逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧AB段明显偏离OA，伸长量l不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的【答案】6.93A弹簧受到的拉力超过了其弹性限度实验探究2实验原理及数据的处理下表是某同学在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中测得的几组数据，g取10 m/s2.则：悬挂砝码质量/g50100150200250弹簧伸长量/cm2.305.087.889.8012.5(1)请在图363所示的坐标纸上作出Fx图象；(2)写出图象的函数表达式；(3)解释函数表达式中常数的物理意义；(4)若弹簧的原长为L040 cm，以弹簧的总长为自变量，写出FL的表达式，并说明图象和Fx图象的区别. 【导学号：】图363【解析】(1)Fx图象如图所示(2)从Fx的图象知，弹簧的弹力F与伸长量x成正比，在直线上取较远的两点代入kF/x，可得直线的斜率为k0.2 N/cm20 N/m.所以该弹簧的弹力与伸长量的关系的函数表达式为Fkx20x.(3)弹簧的弹力与伸长量的关系是Fkx，式中的常数k表示使弹簧伸长1 m时所需弹力为20 N，即劲度系数(4)设弹簧的总长为L，则Fkxk(LL0)20(L0.4)N.所作的FL图象在横轴有截距，其物理意义即为弹簧的原长，而Fx图象没有