實(shí)驗(yàn)02 探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系主干回顧·夯基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的定量關(guān)系．2．學(xué)會(huì)用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．二、實(shí)驗(yàn)原理1．如圖所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等．2．彈簧的長(zhǎng)度可用刻度尺直接測(cè)出，伸長(zhǎng)量可以由拉長(zhǎng)后的長(zhǎng)度減去彈簧原來(lái)的長(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算．這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長(zhǎng)量之間的定量關(guān)系了．三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線、鉛筆．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．將彈簧掛在支架上，測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)l0.2．在彈簧下端掛上鉤碼，待鉤碼靜止時(shí)測(cè)出彈簧的長(zhǎng)度l.3．求出彈簧的伸長(zhǎng)量x和所受的外力F(等于所掛鉤碼的重力)．4．改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，要盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，將所測(cè)數(shù)據(jù)填寫(xiě)在下列表格中．記錄表：彈簧原長(zhǎng)l0＝______cm次數(shù)內(nèi)容123456拉力F/N彈簧總長(zhǎng)/cm彈簧伸長(zhǎng)/cm五、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(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)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(zhǎng)量x變化的圖線．2．以彈簧的伸長(zhǎng)量x為自變量，寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù)．首先嘗試寫(xiě)成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)．3．得出彈力和彈簧伸長(zhǎng)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．六、誤差分析1．彈簧拉力大小的不穩(wěn)定易造成誤差，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過(guò)懸掛鉤碼來(lái)充當(dāng)對(duì)彈簧的拉力，可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度．2．彈簧長(zhǎng)度的測(cè)量是本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源，測(cè)量時(shí)盡量精確地測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度．3．在F-x圖象上描點(diǎn)、作圖不準(zhǔn)確．七、注意事項(xiàng)1．所掛鉤碼不要過(guò)重，以免彈簧被過(guò)分拉伸，超出它的彈性限度．2．每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀，這樣作出的圖線更精確．3．測(cè)量彈簧的原長(zhǎng)時(shí)要讓它自然下垂．測(cè)彈簧長(zhǎng)度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測(cè)量，以減小誤差．4．測(cè)量有關(guān)長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)區(qū)別彈簧原長(zhǎng)lo、實(shí)際總長(zhǎng)l及伸長(zhǎng)量x三者之間的不同，明確三者之間的關(guān)系．5．建立平面直角坐標(biāo)系時(shí)，兩軸上單位長(zhǎng)度所代表的量值要適當(dāng)，不可過(guò)大，也不可過(guò)?。?．描點(diǎn)畫(huà)線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè)．描出的線不應(yīng)是折線，而應(yīng)是平滑的曲線．7．記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位．核心探究·研考點(diǎn)

如圖甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系．

實(shí)驗(yàn)原理與操作

(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：______.(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有：______.(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長(zhǎng)量x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_____N/m.圖線不過(guò)原點(diǎn)是由于______________________________.(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．以彈簧伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來(lái)；B．記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端在刻度尺上的刻度l0；C．將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D．依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)…鉤碼，分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；E．以彈簧伸長(zhǎng)量為自變量，寫(xiě)出彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系式，首先嘗試寫(xiě)成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F．解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；G．整理儀器．請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái)：______.解析：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來(lái)測(cè)量彈簧原長(zhǎng)和形變量；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有彈簧的原長(zhǎng)、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度)；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個(gè)點(diǎn)，代入ΔF＝kΔx可得k＝200N/m，由于彈簧自身的重力，使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量．(4)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知，先后順序?yàn)镃BDAEFG.答案：(1)刻度尺(2)彈簧原長(zhǎng)、彈簧所受外力及對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度)

(3)200彈簧自身重力(4)CBDAEFG

(2012·廣東高考)某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系．(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)．彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(填“水平”或“豎直”)．(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)0；彈簧下端掛上砝碼盤(pán)時(shí)，長(zhǎng)度記為L(zhǎng)x；在砝碼盤(pán)中每次增加10g砝碼，彈簧長(zhǎng)度依次記為L(zhǎng)1至L6，數(shù)據(jù)如下表：數(shù)據(jù)處理與誤差分析代表符號(hào)L0LxL1L2L3L4L5L6數(shù)值/cm25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為_(kāi)_______．由表可知所用刻度尺的最小分度為_(kāi)_______．(3)下圖是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長(zhǎng)度與________的差值(填“L0”或“Lx”)．(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為_(kāi)_______N/m；通過(guò)圖和表可知砝碼盤(pán)的質(zhì)量為_(kāi)_______g(結(jié)果保留2位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)．解析：(1)彈簧受砝碼盤(pán)和砝碼豎直方向的拉力，所以用刻度尺測(cè)量彈簧的長(zhǎng)度及長(zhǎng)度的變化時(shí)，為減小誤差，彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在豎直方向．(2)只有當(dāng)彈簧穩(wěn)定時(shí)，刻度尺讀數(shù)才準(zhǔn)確．題中數(shù)據(jù)L3只保留了小數(shù)點(diǎn)后一位，應(yīng)與其他數(shù)據(jù)保持一致，保留兩位，所以L3記錄不規(guī)范．?dāng)?shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后的第一位為精確值，第二位為估讀值，所以刻度尺的精度為0.1cm＝1mm，即最小分度為1mm.

在“探究彈簧伸長(zhǎng)量和彈力的關(guān)系，并測(cè)定彈簧的勁度系數(shù)”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．所用的每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度．實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新

(1)有一個(gè)同學(xué)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)圖中，請(qǐng)作出F-L圖線．(2)由此圖線可得出的結(jié)論是____________________，該彈簧的原長(zhǎng)為L(zhǎng)0＝________cm，勁度