實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系

實驗探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系1、探究彈力與彈簧伸長得定量關(guān)系、2、學(xué)會利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實驗數(shù)據(jù)得科學(xué)方法、1、彈簧受力會發(fā)生形變,形變得大小與受到得外力有關(guān)、沿著彈簧得方向拉彈簧,當(dāng)形變穩(wěn)定時,彈簧產(chǎn)生得彈力與使她發(fā)生形變得拉力在數(shù)值上就是相等得、2、用懸掛法測量彈簧得彈力,運(yùn)用得正就是彈簧得彈力與掛在彈簧下面得鉤碼得重力相等、3、彈簧得長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后得長度減去彈簧原來得長度進(jìn)行計算、這樣就可以研究彈簧得彈力和彈簧伸長量之間得定量關(guān)系了、輕質(zhì)彈簧(一根),鉤碼(一盒),刻度尺,鐵架臺,重垂線,坐標(biāo)紙,毫米刻度尺、1、如圖1所示,將鐵架臺放在桌面上(固定好),將彈簧得一端固定于鐵架臺得橫梁上,在靠近彈簧處將刻度尺(最小分度為1mm)固定于鐵架臺上,并用重垂線檢查刻度尺就是否豎直、圖12、記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應(yīng)得刻度L0、3、在彈簧下端掛上一個鉤碼,待鉤碼靜止后,記下彈簧下端所對應(yīng)得刻度L1、4、用上面方法,記下彈簧下端掛2個、3個、4個……鉤碼時,彈簧下端所對應(yīng)得刻度L2、L3、L4、……,并將所得數(shù)據(jù)記錄在表格中、5、用xn＝Ln－L0計算出彈簧掛1個、2個、3個……鉤碼時彈簧得伸長量,并根據(jù)當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎礸,計算出所掛鉤碼得總重力,這個總重力就等于彈簧彈力得大小,將所得數(shù)據(jù)填入表格、6、根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點,最好以彈簧彈力為縱坐標(biāo),以彈簧得伸長量為橫坐標(biāo)、7、按照圖中各點得分布與走向,嘗試作出一條平滑得曲線(包括直線)、所畫得點不一定正好都在這條曲線上,但要注意使曲線兩側(cè)得點數(shù)大致相同、8、以彈簧得伸長量為自變量,寫出曲線所代表得函數(shù),首先嘗試一次函數(shù),如果不行則考慮二次函數(shù)……9、解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)得物理意義、1、實驗中彈簧下端掛得鉤碼不要太多,以免彈簧被過分拉伸,超過彈簧得彈性限度、2、要使用輕質(zhì)彈簧,且要盡量多測幾組數(shù)據(jù)、3、本實驗就是探究性實驗,實驗前并不知道其規(guī)律,所以描點以后所作得曲線就是試探性得,只就是在分析了點得分布和走向以后才決定用直線來連接這些點、4、如果實驗中不用彈簧得伸長而用彈簧得總長為橫坐標(biāo),得到得不就是正比例函數(shù),關(guān)系較為復(fù)雜,因此最好用彈簧得伸長為橫坐標(biāo)、5、記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量得對應(yīng)關(guān)系及單位、11大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流題型一用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)[例1]某同學(xué)用如圖2所示裝置做探究彈力和彈簧伸長關(guān)系得實驗、她先測出不掛砝碼時彈簧下端指針?biāo)傅脴?biāo)尺刻度,然后在彈簧下端掛上砝碼,并逐個增加砝碼,測出指針?biāo)傅脴?biāo)尺刻度,所得數(shù)據(jù)列表如下:(取g＝9、8m/s2)圖2砝碼質(zhì)量m/102g01、002、003、004、005、006、007、00標(biāo)尺刻度x/10－2m15、0018、9422、8226、7830、6634、6042、0054、50(1)根據(jù)所測數(shù)據(jù),在圖3所示得坐標(biāo)紙上作彈簧指針?biāo)傅脴?biāo)尺刻度x與砝碼質(zhì)量m得關(guān)系曲線、圖3(2)根據(jù)所測得得數(shù)據(jù)和關(guān)系曲線可以判斷,在________牛范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系滿足胡克定律,這種規(guī)格彈簧得勁度系數(shù)為________牛/米、[解析]

(1)根據(jù)表格中所測數(shù)據(jù),在坐標(biāo)系中得描點連結(jié)如圖4所示、圖4

(2)從x與砝碼質(zhì)量m得關(guān)系曲線可看出,在0～4、9N范圍內(nèi)彈力大小與彈簧伸長關(guān)系就是一直線,說明彈簧在這一范圍內(nèi)滿足胡克定律,由直線斜率得倒數(shù)可求得彈簧勁度系數(shù)為25、0N/m、[答案]

(1)如圖4所示、(2)0～4、9

25、0題后反思在物理學(xué)中經(jīng)常用圖象處理物理問題,應(yīng)用圖象得好處就是:直觀、方便、應(yīng)用圖象處理問題,要注意:①圖象斜率得意義(或曲線切線斜率得意義);②圖象與縱軸、橫軸交點得物理意義、變式1—1以下就是一名同學(xué)做“探究形變與彈力得關(guān)系”得實驗、(1)下列實驗步驟就是這名同學(xué)準(zhǔn)備完成得,請您幫她按操作得先后順序,將各步驟得順序號寫在橫線上________、A、以彈簧伸長量為橫坐標(biāo),以彈力為縱坐標(biāo),描出各組數(shù)據(jù)(x,F)對應(yīng)得點,并用平滑得曲線連接起來;B、記下彈簧不掛鉤碼時,其下端在刻度尺上得刻度l0;C、將鐵架臺固定于桌子上,并將彈簧得一端系于橫梁上,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、2個、3個、4個、……鉤碼,并分別記下鉤碼靜止時,彈簧下端所對應(yīng)得刻度并記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼;E、以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力與彈簧伸長量得關(guān)系式;F、解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)得物理意義、(2)下表就是這名同學(xué)探究彈力大小與彈簧伸長量之間得關(guān)系所測得幾組數(shù)據(jù):彈力F/N0、51、01、52、02、5彈簧原來長度l0/cm1515151515彈簧后來長度l/cm16、217、318、519、620、8彈簧伸長量x/cm①算出每一次彈簧得伸長量,并將結(jié)果填在上表得空格內(nèi)、②在下圖得坐標(biāo)上作出F—x圖象、③寫出曲線得函數(shù)表達(dá)式、(x以cm為單位):________、④函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)得物理意義:__________、圖5

答案:(1)C,B,D,A,E,F

(2)①如下表所示②如圖6所示彈力F/N0、51、01、52、02、5彈簧伸長量x/cm1、22、33、54、65、8圖6③F＝0、43x④函數(shù)表達(dá)式中得常數(shù)為彈簧得勁度系數(shù),表示使彈簧每伸長或壓縮0、01m(1cm)所需得拉力大小為0、43N、1、(2010·福建理綜)某實驗小組研究橡皮筋伸長與所受拉力得關(guān)系、實驗時,將原長約200mm得橡皮筋上端固定,在豎直懸掛得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)得橡皮筋伸長量;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)得橡皮筋伸長量、根據(jù)測量數(shù)據(jù),作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時得橡皮筋伸長量△l與拉力F關(guān)系得圖象如圖所示、從圖象中可以得出________、(填選項前得字母)(

)圖7A、增掛鉤碼時△l與F成正比,而減掛鉤碼時△l與F不成正比B、當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時,增掛鉤碼時橡皮筋得伸長量比減掛鉤碼時得大C、當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時,增掛鉤碼時橡皮筋得伸長量與減掛鉤碼時得相等D、增掛鉤碼時所掛鉤碼數(shù)過多,導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度解析:若橡皮筋一直在彈性限度內(nèi),虛線和實線應(yīng)重合、由于圖中虛線和實線并不重合,說明增掛鉤碼時所掛鉤碼過多,導(dǎo)致橡皮筋超出了彈性限度,選項D正確、答案:D2、如圖8甲所示,一個彈簧一端固定在傳感器上,傳感器與電腦相連、當(dāng)對彈簧施加變化得作用力(拉力或壓力)時,在電腦上得到了彈簧形變量與彈簧產(chǎn)生得彈力大小得關(guān)系圖象(如圖8乙所示)、則下列判斷正確得就是(

)圖8A、彈簧產(chǎn)生得彈力和彈簧得長度成正比B、彈簧長度得增加量與對應(yīng)得彈力增加量成正比C、該彈簧得勁度系數(shù)就是200N/mD、該彈簧受到反向壓力時,勁度系數(shù)不變答案:BCD3、(2011·南京師范大學(xué)附中模擬)17世紀(jì)英國物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn):在彈性限度內(nèi),彈簧得形變量與彈力成正比,這就就是著名得胡克定律、受此啟發(fā),一組同學(xué)研究“金屬線材伸長量與拉力得關(guān)系”得探究過程如下:A、有同學(xué)認(rèn)為:橫截面為圓形得金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi),其伸長量與拉力成正比,與截面半徑成反比B、她們準(zhǔn)備選用一些“由同種材料制成得不同長度、不同半徑得線材”作為研究對象,用測距儀、傳感器等儀器測量線材得伸長量隨拉力變化得規(guī)律,以驗證假設(shè)C、通過實驗取得如下數(shù)據(jù):長度拉力伸長直徑250N500N750N1000N1m2、52mm0、4mm0、8mm1、2mm1、6mm2m2、52mm0、8mm1、6mm2、4mm3、2mm1m3、57mm0、2mm0、4mm0、6mm0、8mm

D、同學(xué)們對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后,對她們得假設(shè)進(jìn)行了補(bǔ)充完善、(1)上述科學(xué)探究活動中,屬于“制定計劃”和“搜集證據(jù)”得環(huán)節(jié)分別就是________、________、(2)請根據(jù)上述過程分析她們得假設(shè)就是否全部正確？若有錯誤或不足,請給予修正、________________________________________________________________________、答案:(1)B

C

(2)她們得假設(shè)不就是全部正確、在彈性限度內(nèi),金屬絲得伸長量與拉力成正比,與截面半徑得平方成反比,還與金屬絲得長度成正比4、某同學(xué)在豎直懸掛得彈簧下加掛鉤碼,探究彈力與彈簧伸長量得關(guān)系、表中就是該同學(xué)記錄得實驗數(shù)據(jù),實驗中彈簧始終未超過彈性限度、(g＝10m/s2)(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出彈力F跟彈簧伸長量x得關(guān)系圖象;(2)根據(jù)圖象得到彈簧得勁度系數(shù)就是________N/m、鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150彈簧總長度l/cm6、07、28、49、610、812、4解析:(1)利用題目給出得表格中,鉤碼質(zhì)量為零時彈簧得長度,可得彈簧原長為6、0cm;根據(jù)給出得六組數(shù)據(jù)分別計算出對應(yīng)狀態(tài)下彈簧得伸長量,可在彈力F與彈簧伸長量x得關(guān)系圖象中確定出六個點,用平滑得曲線連接盡量多得點、所得圖象應(yīng)該就是過原點得一條直線,本實驗中最后一點要舍棄、(2)由所得圖象,計算圖象得斜率即為彈簧得勁度系數(shù)、答案:(1)如圖9所示(2)25圖95、某同學(xué)和您一起探究彈力和彈簧伸長得關(guān)系,并測彈簧得勁度系數(shù)k、做法就是先將待測彈簧得一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度就是毫米得刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端得指針恰好落在刻度尺上、當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示得刻度數(shù)值記作L0;彈簧下端掛一個50g得鉤碼時,指針指示得刻度數(shù)值記作L1;彈簧下端掛兩個50g得鉤碼時,指針指示得刻度數(shù)值記作L2;……;掛七個50g得鉤碼時,指針指示得刻度數(shù)值記作L7、①下表記錄得就是該同學(xué)已測出得6個值,其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤,她們得代表符號分別就是________和________、測量記錄表:代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1、703、405、108、6010、312、1圖10

②實驗中,L3和L7兩個值還沒有測定,請您根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中、③為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得得數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計算出了三個差值:d1＝L4－L0＝6、90cm