探究弹力弹簧伸长关系

1、实验2：研究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1研究弹力和弹簧伸长之间的关系。2学会利用图象法办理实验数据。二、实验原理1以下列图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量能够由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。四、实验步骤1以下列图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，让其自然下垂，在凑近弹簧处将刻度尺(分度值为1mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查

2、刻度尺可否竖直。2用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。3如上图所示，在弹簧下端挂质量为m的钩码，量出此时弹簧的长1度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中。m、m、m4改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录4、23m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x、x。45钩码个数长度伸长量x钩码质量m弹力F0l01lxll0mF111112l2x2l2l0m2F23lxll0mF33333?五、数据办理1以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)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。

3、2以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数。第一试一试一次函数，若是不能够则考虑二次函数。3得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系，讲解函数表达式中常数的物理意义。六、误差解析1本实验的误差本源之一是因弹簧拉力大小的不牢固造成的，所以，使弹簧的悬挂端固定，另一端经过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，能够提升实验的精确度。2弹簧长度的测量是本实验的主要误差本源，所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度。3在Fx图象上描点、作图不正确。七、注意事项1每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等。2弹簧下端增加钩码时，注意不要高出弹簧的弹性限度。3

4、测量有关长度时，应差异弹簧原长l0、实质总长l及伸长量x三者之间的不相同，明确三者之间的关系。4建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要合适，不能够过大，也不能够过小。5描线的原则是，尽量使各点落在描述出的线上，少许点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是圆滑的曲线。八、实验改进在“研究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也能够不测量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变量，弹力为函数，作出弹力与弹簧长度的关系图线。这样能够防备因测弹簧的自然伸长而带来的误差。命研究一、原理及差解析【例1】(2012山沂模)下甲所示，用架台、簧和多个已知量且量相等的研究在性限度内簧力与簧伸量的关系。(1

5、)完成，需要的器材是：_。(2)中需要量的物理量有：_。(3)乙是簧力F与簧伸量x的Fx，由此可求出簧的度系数_N/m。不原点的原因是由于_。(4)完成，的步以下：A以簧伸量横坐，以力坐，描出各(x，F)的点，并用圆滑的曲接起来；B下簧不挂其下端在刻度尺上的刻度l0；C将架台固定于桌子上，并将簧的一端系于横梁上，在簧周边直固定一把刻度尺；D依次在簧下端挂上1个、2个、3个、4个，并分下静止簧下端所的刻度，并在表格内，尔后取下；E以簧伸量自量，写用心与伸量的关系式。第一写成一次函数，若是不能够，考二次函数；F解函数表达式中常数的物理意；G整理器。将以上步按操作的先后序排列出来：_。思路点：住原理

6、、器材，明确详尽的步，是解决的关。解要点：律解答此的关是理解原理、目的及要求，认识资料、用具，掌握方法步，会控制条件和使用器。命研究二、数据理【例2】(2011安徽理)了量某一簧的度系数，将簧直挂起来，在自由端挂上不相同量的砝。出了砝量m与簧度l的相数据，其点已在上出。(g9.8m/s2)(1)作出ml的关系；(2)簧的度系数_N/m。思路点：描点画，所描的点不用然都落在一条直上，但各点均匀分布在曲的两。律理数据的方法：1列表解析法：解析列表中簧拉力F与簧的形量x的关系，能够先考F和x的F2象解析法：作出F和x象。此象是坐原点的一条直，即F和x成正比关系。1(2012宁本溪一中、庄河高中期末)

7、一个小在“研究力和簧伸的关系”的中，使用两条不相同的簧a和b，获取力与簧度的象。下所示，以下表述正确的选项是()Aa的原比b的Ba的度系数比b的大Ca的度系数比b的小得的力与簧的度成正比2(2013湖一中期中)了用簧力定两木A和B的摩擦因数，两位同学分了下所示甲、乙的方案。为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力大小，方案甲更合理，原因是_。若A和B的重力分别为10.0N和20.0N。当A被拉动时，弹簧测力计a示数为6.0N，b示数为11.0N，则A、B间的动摩擦因数_。3(2012广东深圳调研)某同学利用以下列图甲装置做“研究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)在安装刻度尺

8、时，必定使刻度尺保持_状态。(2)他经过实验获取以下列图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0_cm，劲度系数k_N/m。(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数以下列图丙所示时，该弹簧的长度x_cm。4(2012福建理科综合仿真模拟)斜拉索桥比梁式桥拥有更大的超越能力，是现代大跨径桥梁的重要结构形式，桥的斜拉悬索主要承受拉力。某校研究性学习小组的同学们很想知道斜拉索桥的悬索能承受的最大拉力，但由于悬索很长，抗断拉力又很大，直接测量很困难，同学们取来了同种资料制成的样品进行实验研究。由胡克定律可知，在弹性限度内，弹簧的弹力F与形变

9、量x成正比，其比率系数与弹簧的长度、横截面积及资料有关。所以同学们猜想，悬索可能也依照近似的规律。(1)同学们经过游标卡尺测样品的直径来测定其截面积，某次测量的结果以下列图所示，则该样品的直径为_。同学们准备像“研究弹簧弹力与弹簧伸长量之间关系”的实验相同将样品竖直悬挂，再在其下端挂上不相同重量的重物，来完成本实验。但有同学说悬索的重力是不能够忽略的，为了防备悬索所受重力对实验的影响，你认为可行的措施应该是：_。(3)经过同学们充分的谈论，不断完满实验方案后进行实验。最后实验获取数据以下：解析样品C的数据可知，其所受拉力F(单位N)与伸长量x(单位m)之间依照的函数关系式是F_；比较各样品的实

10、验数据可知，悬索碰到的拉力与悬索的伸长量成正比，其比率系数与悬索长度_成正比、与悬索的横截面积的_成正比。参照答案考向研究打破【题例1】答案：(1)刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度)(3)200弹簧自重(4)CBDAEFG解析：(1)依照实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和总长；(2)依照实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)；(3)取图象中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入Fkx可得k200N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量；(4)依照完成实验的合理性可知先后序次为CBD

11、AEFG。【题例2】答案：(1)以下列图(2)0.261(0.2480.262都算对)解析：(1)画一条直线尽量经过很多的点，如答案中图。(2)在画出的图象上采用较远的两点，用于计算劲度系数。39.812选(11.5,0.75)及(19.0,2.75)两点，有kmgmg2.750.75102N/m0.261N/m。x2x119.011.510演练牢固提升1B解析：弹簧的伸长与弹力的关系是Fklk(ll0)，其中l0表示弹簧的原长，可见，测得的弹力与弹簧的长度不能够正比，而是与弹簧的伸长量成正比，表示弹簧弹力和弹簧伸长关系的Fl是一条倾斜直线，直线与横轴交点的横坐标表示弹簧的原长，直线的斜率表示

12、弹簧的劲度系数，依照题图，a的原长l1小于b的原长l2，直线a的斜率大于直线b的斜率，所以a的劲度系数比b的大。正确选项为B。2答案：乙图必定保证匀速拖动，而甲只要拖动即可，甲易于操作0.33答案：(1)竖直(2)450(3)10解析：(1)悬挂重物后，弹簧沿竖直方向伸长，要测量弹簧沿竖直方向上的伸长量，刻度尺自然要保持竖直状态。(2)若是以弹簧长度x为横坐标，弹力大小F为纵坐标，作出Fx图象，那么图象与横轴的截距表示弹簧的原长，图线的斜率表示弹簧的劲度系数，所以依照图象可知，该弹簧的原长x04cm，劲度系数kF50N/m。xF10cm。(3)弹簧测力计的读数表示弹力的大小，即F3N，所以该弹

13、簧的长度0 xxk4答案：(1)乙C(2)铁架台、刻度尺(3)4.0050结论为：在实验赞同的误差范围内，弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比解析：(1)由于实验还没有被证明，所以属于猜想与假设环节。实验中需要悬挂弹簧测力计，所以需要铁架台，还需要测量弹簧形变量，所以需要刻度尺。(3)依照数据计算可知道：在实验赞同的误差范围内，弹簧的劲度系数与弹簧原长成反比。4答案：(1)0.830cm(2)将样品水平放置在圆滑水平面上，用滑轮将竖直向下的力变为水平的拉力(3)2106x(N)平方的倒数大小1解析：(1)游标卡尺的读数即样品的直径为d8mm6mm8.30mm0.830cm。(2)将样品水平放置在圆滑水平面上，用滑轮将竖直向下的力变为水平的拉力。(3)解析样品C的数据发现，拉力F与伸长量x的比值不变，所以Fkx，采用任意一组数据可算出，k2106N/m，所以F2106x(N)；判断比率系数与悬索长