1、实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1探究弹簧伸长量与弹力之间的关系2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据二、实验原理1用悬挂法测量弹簧的弹力 F弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即Fmg .2测出弹簧的伸长量 x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，其伸长量xl l 0.3探究弹力和弹簧伸长量的关系建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小 F，以横坐标表示弹簧的伸长量 x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F )对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系三、实验器材铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、
2、刻度尺、坐标纸.一、实验步骤1如图 1 所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合读出弹簧的原长 l0 填入下表图 12在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度 l1.然后再在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度 l2将各次弹簧总长度计入下表相应的表格内3根据每个钩码的质量计算出其重力弹簧的弹力的大小等于所挂钩码的重力，即 F1mg、F 22 mg、F 33mg将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内实验次数 1 2 3 4 5 6 7拉力 F/N弹簧总长度 l/cm弹簧伸长 x/cm弹簧原长 l0/cm二、数据处理1.图像法：以弹力 F(大小等于所挂钩码的
3、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 变化的图线可以发现 Fx 图线是一条过原点的直线2函数法：弹力 F 与弹簧的伸长量 x 应满足函数 Fkx 的关系三、误差分析四、注意事项1所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度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尽可能稀，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5尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响.实验探究 1 实验器材和步骤某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验图 2图 2
4、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 c
5、m6.93 cm.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】 6.93 A 弹簧受到的拉力超过了其弹性限度实验探究 2 实验数据的处理某同学在探究弹力与弹簧伸长的关系时，设计了如图 3 甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5 个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度每只钩码的质量都是 10 g实验数据如下表所示(弹力始终未超出弹簧的弹性限度，g 取 10 N/kg)钩码质量/g 0 10 20 30 40
6、50弹簧总长度/cm 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50弹力大小/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5甲 乙图 3(1)试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小 F 跟弹簧总长度 l 之间的函数关系图象(2)图象在 l 轴上的截距的物理意义是_该弹簧的劲度系数k_N/m. 【导学号：21862022】【解析】 (1)根据实验数据描点、连线，所得 Fl 图象如图所示(2)图象在 l 轴上的截距表示弹簧原长由图象可知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即 k 20 N/m.Fl【答案】 (1)见解析图 (2) 表示弹簧原长 20实验探究 3 创新实验
7、设计某实验小组探究弹簧的劲度系数 k 与其长度(圈数)的关系实验装置如图 4 所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7 个指针 P0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点 0、10、20、30、40、50、60 圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0 指向 0 刻度设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为 x0；挂有质量为 0.100 kg 的砝码时，各指针的位置记为 x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为 9.80 m/s2)已知实验所用弹簧总圈数为 60，整个弹簧的自由长度为 11.88 cm.图 4P1 P2 P3
8、P4 P5 P6x0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01x(cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41n 10 20 30 40 50 60k(N/m) 163 56.0 43.6 33.8 28.8(m/N)1k0.006 1 0.017 9 0.022 9 0.029 6 0.034 7(1)将表中数据补充完整：_，_.(2)以 n 为横坐标， 为纵坐标，在图 5 给出的坐标纸上画出 n 图象1k 1k图 5(3)图 5 中画出的直线可近似认为通过原点若从实验中所用的弹簧截取圈数为 n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数 k 与其
9、圈数 n 的关系的表达式为k_N/m；该弹簧的劲度系数 k 与其自由长度 l0(单位为 m)的关系的表达式为k_N/m.【解析】 (1)根据胡克定律有 mgk (xx 0)，解得 k mgx x0N/m81.7 N/m， 0.012 2 m/N.0.1009.805.26 4.0610 2 1k(2) n 图象如图所示1k(3)根据图象可知，k 与 n 的关系表达式为 k ，k 与 l0的关系表1.75103n达式为 k .3.47l0【答案】 (1)81.7 0.012 2(2) n 图象如图所示1k(3) 1.75103n (在 1.67103n 1.83103n 之 间 均 同 样 正 确 ) 3.47l0(在 3.31l0 3.62l0之 间 均 同 样 正 确 )