探究彈力和彈簧伸長的關系

實驗:探究彈力和彈簧伸長的關系

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【實驗過程】一、實驗步驟1.測l0。按圖安裝實驗裝置,記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0。

32021/4/212.測總長和彈力。在彈簧下端懸掛一個鉤碼,平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力。3.重復。增加鉤碼的個數(shù),重復上述實驗過程,將數(shù)據(jù)填入表格,以F表示彈力,l表示彈簧的總長度,x=l-l0表示彈簧的伸長量。42021/4/211234567F/N0l/cmx/cm052021/4/21二、數(shù)據(jù)處理1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標,以彈簧的伸長量x為橫坐標,描點按照各點的分布和走向,嘗試作一條平滑的曲線(包括直線),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線,如圖所示。62021/4/212.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數(shù)關系,函數(shù)表達式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù),這個常數(shù)也可根據(jù)F-x圖線的斜率求解,k=72021/4/21【誤差分析】1.本實驗誤差的主要來源為讀數(shù)和作圖時的偶然誤差。為了減小誤差,要盡量多測幾組數(shù)據(jù)。2.彈簧豎直懸掛時,彈簧自身的重力會帶來系統(tǒng)誤差。為了減小誤差,實驗中應使用輕質彈簧。82021/4/21【注意事項】1.所掛鉤碼不要過重,以免超出彈簧的彈性限度。2.測彈簧長度時,一定要把彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量。3.記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力和彈簧伸長量的對應關系及單位。92021/4/214.描點畫線時一定讓盡量多的點落在曲線上,不在曲線上的點均勻分布在曲線的兩側。5.盡量選用輕質彈簧以減小彈簧自身重力帶來的影響。102021/4/21類型一實驗原理及實驗操作【典例1】(2018·濟南高一檢測)某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系。 世紀金榜導學號28974064(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上,將刻度尺固定在彈簧一側。彈簧軸線和刻度尺都應在_______方向(選填“水平”或“豎直”)。

112021/4/21(2)彈簧自然懸掛,待彈簧_______時,長度記為L0;彈簧下端掛上砝碼盤時,長度記為Lx;在砝碼盤中每次增加10g砝碼,彈簧長度依次記為L1至L6。數(shù)據(jù)如表:

代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30122021/4/21表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范,代表符號為_______。由表可知所用刻度尺的最小分度為_______。

(3)如圖是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖,縱軸是砝碼的質量,橫軸是彈簧長度與_______的差值(選填“L0”或“Lx”)。

132021/4/21142021/4/21(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_______N/m;通過圖和表可知砝碼盤的質量為_______g。(結果保留兩位有效數(shù)字,重力加速度取9.8m/s2)

152021/4/21【正確解答】(1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起,所以彈簧軸線和刻度尺均應在豎直方向。(2)彈簧靜止時,記錄原長L0;表中的數(shù)據(jù)L3與其他數(shù)據(jù)有效數(shù)字位數(shù)不同,所以數(shù)據(jù)L3不規(guī)范,標準數(shù)據(jù)應讀至厘米位的后兩位,最后一位應為估計值,精確至mm位,所以刻度尺的最小分度為1mm。162021/4/21(3)由題圖知所掛砝碼質量為0時,x為0,所以x=L-Lx。172021/4/21(4)由胡克定律F=kΔx知,mg=k(L-Lx),即mg=kx,所以圖線斜率即為則彈簧的勁度系數(shù)k==4.9N/m。同理砝碼盤質量

=0.01kg=10g。182021/4/21答案:(1)豎直(2)靜止L3

1mm

(3)Lx(4)4.9

10192021/4/21類型二實驗數(shù)據(jù)處理【典例2】在“探究彈力和彈簧伸長的關系”時,某同學把兩根彈簧如圖甲連接起來進行探究。 世紀金榜導學號28974065202021/4/21212021/4/21(1)某次測量如圖乙所示,指針示數(shù)為_______cm。

(2)在彈性限度內,將50g的鉤碼逐個掛在彈簧下端,得到指針A、B的示數(shù)LA和LB如表。用表中數(shù)據(jù)計算彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)為_______N/m(重力加速度g取10m/s2)。由表中數(shù)據(jù)_______(選填“能”或“不能”)計算出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。

222021/4/21鉤碼數(shù)1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36232021/4/21【正確解答】(1)刻度尺讀數(shù)需要估讀到精確位的下一位,由圖可知指針示數(shù)為16.00cm,考慮到誤差范圍,15.95～16.05cm均算對。242021/4/21(2)由胡克定律F=kΔx,結合表格數(shù)據(jù)可知彈簧Ⅰ的勁度系數(shù)k1==12.5N/m,考慮誤差范圍情況下12.2～12.8N/m均算正確;對于計算彈簧Ⅱ的勁度系數(shù),只需要測出彈簧Ⅱ的形變量,結合兩個指針的讀數(shù),可知指針B的變化量減去指針A的變化量,就是彈簧Ⅱ的形變量,所以能求出彈簧Ⅱ的勁度系數(shù)。252021/4/21答案:(1)16.00(15.95～16.05)(有效數(shù)字位數(shù)正確)(2)12.5(12.2～12.8)能262021/4/219、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:39:55PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內心缺少什么。。二月23