《探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)專題

1、二、探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實(shí)驗(yàn)專題【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄繌椓蛷椈缮扉L的定量關(guān)系,并學(xué)習(xí)用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！緦?shí)驗(yàn)原理】彈簧受力會(huì)伸長,平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。彈簧的伸長越大,彈力也就越大。【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧、鉤碼、直尺、鐵架臺?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1.將彈簧的一端掛在鐵架臺上,讓其自然下垂,用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時(shí)的長度l0,即原長. 2.如圖所示,在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼,量出對應(yīng)的彈簧長度l1,記錄m1和l1,填入自己設(shè)計(jì)的表格中.3.改變所掛鉤碼的質(zhì)量,量出對應(yīng)的彈簧長度,記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5,并得出每次彈簧的伸長量

2、x1、x2、x3、x4、x5. 4.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖,連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線.5.以彈簧的伸長量為自變量,寫出曲線所代表的函數(shù),首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù).6.得出彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系,解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義.【例題】某同學(xué)用如圖所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系的實(shí) 驗(yàn).他先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上鉤碼,并逐個(gè)增加鉤碼,測出指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下:(重力加速度g=9.8 m/s2 (1根據(jù)所得數(shù)據(jù),在圖坐標(biāo)紙上作出彈簧指針?biāo)笜?biāo)

3、尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線.(2根據(jù)所測得數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在N范圍內(nèi)彈簧彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律.這種規(guī)格的彈簧勁度系數(shù)為N/m.解析:(1根據(jù)所給數(shù)據(jù)作出的圖象如圖所示。(2從標(biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線可以看出,在04.9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系是一 條直線,這說明在此范圍內(nèi)滿足胡克定律。由直線部分斜率的倒數(shù)與g的乘積可求得彈簧勁度系數(shù)為25.0N/m。課時(shí)作業(yè)(二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系1.某實(shí)驗(yàn)小組研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)時(shí), 將原長約200mm的橡皮筋上端固定,在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20g,每增掛一只鉤碼均記下對應(yīng)的橡

4、皮筋伸長量;當(dāng)掛上10只鉤碼后,再逐一把鉤碼取下,每取下一只鉤碼,也記下對應(yīng)的橡皮筋伸長量。根據(jù)測量數(shù)據(jù),作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時(shí)的橡皮筋伸長量l與拉力F關(guān)系的圖像如圖所示。從圖像中可以得出(A.增掛鉤碼時(shí)l與F成正比,而減掛鉤碼時(shí)l與F不成正比B.當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí),增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量比減掛鉤碼時(shí)的大C.當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí),增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長量與減掛鉤碼時(shí)的相等D.增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼數(shù)過多,導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度 2.如圖所示,一個(gè)彈簧一端固定在傳感器上,傳感器與電腦相連。當(dāng)對彈簧施加變化的作用力(拉力或壓力時(shí),在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生彈力大小的關(guān)系圖象(如圖乙,則下列正

5、確的是(A.彈簧產(chǎn)生的彈力和彈簧的長度成正比B.彈簧長度的增加量與對應(yīng)的彈力增加量成正比C.該彈簧的勁度系數(shù)是200N/mD.該彈簧受到反向壓力時(shí),勁度系數(shù)不變3.在“探究彈簧彈力大小與伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩位同學(xué)選用不同的橡皮繩代替彈簧。為測量橡皮繩的勁度系數(shù),他們在橡皮繩下端依次逐個(gè)掛上鉤碼(每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為m=0.1kg,取g=10m/s2,并記錄繩下端的坐標(biāo)X加i(下標(biāo)i表示掛在繩下端鉤碼個(gè)數(shù),然后逐個(gè)拿下鉤碼,同樣記錄繩下端面的坐標(biāo)X減i,繩下端坐標(biāo)的平均值X i=(X加i+ X減i/2的數(shù)據(jù)如下表: (1同一橡皮繩的X加i X減i(大于或小于;(2 同學(xué)的數(shù)據(jù)更符合實(shí)驗(yàn)

6、要求(甲或乙; (3選擇一組數(shù)據(jù)用作圖法得出該橡皮繩的勁度系數(shù)k (N/m ; (4為了更好地測量勁度系數(shù),在選用鉤碼時(shí)需考慮的因素有哪些? 4.下表是某同學(xué)“探究彈力和彈簧伸長關(guān)系”所測的幾組數(shù)據(jù)。 (1請?jiān)谟覉D的坐標(biāo)紙上做F x 圖線。 (2寫出曲線所代表的函數(shù)式。(3解釋函數(shù)表達(dá)式中比例系數(shù)的物理意義。(4若彈簧的原長為40cm ,并且以彈簧的總長為自變量,請你寫出彈力的函數(shù)式。5.某同學(xué)在做“探索彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,彈簧的彈力用F 表示,彈簧未掛鉤碼時(shí)的長度用l 0表示,彈簧掛上鉤碼后的長度用l 表示。彈簧的伸長量用x 表示,x =l -l 0,該同學(xué)記錄的數(shù)據(jù)如下表: 根

7、據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中作出F -x 圖像。嘗試寫出F 與x 的函數(shù)表達(dá)式,并解釋表達(dá)式中常數(shù)的物理意義。6.某同學(xué)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),他先將彈簧平放在水平桌面上使其自然伸長,用直尺測出彈簧的原長L 0,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L ,把L -L 0作為彈簧的伸長x ,這樣操作,由于彈簧自身重力的影響,最后畫出的圖線可能是下圖所示圖線中的( A B C D7.某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,并測彈簧的勁度系數(shù)k,做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上。當(dāng)彈簧自然下垂時(shí),

8、指針指示的刻度數(shù)值記作L0,彈簧下端掛一個(gè)50g的砝碼時(shí),指針指示的刻度數(shù)值記作L1;彈簧下端掛兩個(gè)50g的砝碼時(shí),指針指示的刻度數(shù)值記作L2;掛七個(gè)50g的砝碼時(shí),指針指示的刻度數(shù)值記作L7。下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個(gè)值,其中有兩個(gè)數(shù)值在記錄時(shí)有誤,它們的代表符號分別是_和_。測量記錄表: 實(shí)驗(yàn)中,L3和L7兩個(gè)值還沒有測定,請你根據(jù)上圖將這兩個(gè)測量值填入記錄表中。為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計(jì)算出了三個(gè)差值:d1=L4-L0=6.90cm,d2=L5-L1=6.90cm,d3=L6-L2=7.00cm。請你給出第四個(gè)差值:d4=_=_。根據(jù)以上差值,可以求出每增加50g砝碼的彈簧平均伸長量L,L用d1、d2、d3、d4表示的式子為L=_,代入數(shù)據(jù)解得L=_cm。計(jì)算彈簧的勁度系數(shù)k=_N/m。(g取9.8m/s2。答 1D 2BCD 案 3小于；乙；k 甲=2534N/m k 乙=5770N/m ；盡可能使伸長量在彈性限度 范圍內(nèi)，同時(shí)有足夠大的伸