实验2探究弹力和弹簧.ppt

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系,实验目的 1探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2学会利用列表法、图象法研究物理量之间的关系,实验原理 1弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的,2用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等,3弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以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即寻求Fkx的关系 .,实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸,实验步骤 1将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长,2如图151所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长度并测出钩码的重力，填写在记录表格里,图151,3.改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次,实验数据的处理 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,2以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数 3得出弹力和弹簧伸长之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义.,实验误差的来源 1弹簧长度的测量误差 2描点画线的作图误差,注意事项 1所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度要注意观察，适可而止 2每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点尽可能稀，,这样作出的图线更精确 3测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差,4描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧 5记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位,(2012贵州质检)通过“探究弹簧弹力与弹簧伸长长度的关系”实验，我们知道在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长(或压缩)量x成正比，,小关系，同学们做出了如下猜想 甲同学：既然是同一根弹簧截成的两段，所以k1k2k3 乙同学：同一根弹簧截成的两段，越短劲度系数越大，所以，k1k2k3 丙同学：同一根弹簧截成的两段，越长劲度系数越大，所以，k1k2k3,(1)为了验证猜想，可以通过实验来完成实验所需的器材除铁架台外，还需要的器材有_ (2)简要写出实验步骤,(3)图152是实验得到的图线根据图线得出弹簧的劲度系数与弹簧长度有怎样的关系？,图152,【解析】 (1)实验中需要测弹簧的伸长和所挂钩码的重力，故需要刻度尺和已知质量且质量相等的钩码 (2)实验步骤： a将弹簧B悬挂在铁架台上，用刻度尺测量其长度LB.,d改变钩码的个数,重复实验步骤b、c,并求出弹簧B的劲度系数k2的平均值 e按实验步骤a、b、c、d求出弹簧C的劲度系数k3的平均值 f比较k1、k2、k3得到结论,(3)由图可知斜率越大,劲度系数越大.同一根弹簧截下的几段,越短的段,劲 度系数越大 【答案】 见解析,【方法总结】 实验原理是实验的灵魂,仪器的选取和实验步骤的设置都要依据实验原理,实验原理是根据尽量减小实验误差而设定的,(2011高考安徽卷)为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出 (g9.8 m/s2),图153,(1)作出ml的关系图线； (2)弹簧的劲度系数为_ N/m.,【答案】(1)如图154所示 (2)0.2480.262,图154,(2012辽宁抚顺一中检测)橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内,伸长量x与弹力F成正比,即Fkx, k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，,(2)有一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图155甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值首先利用测量工具a测得橡皮筋的长度L20.00 cm，利用测量工具b测得橡皮筋未受到拉力时的直径D4.000 mm，,那么测量工具a应该是_； 测量工具b应该是_,图155,(3)用如图甲所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录,请在图乙中作出Fx图象，由图象 可求得该橡皮筋的劲度系数k_N/m. (4)这种橡皮筋的杨氏模量Y_(保留一位有效数字),【解析】 (1)由题意将公式kYS/L整理得YkL/S,将各已知量的国际单位代入并整理可知Y的单位为Pa(1 N/m2 1 Pa),(2)20.00 cm准确到毫米，故测量工具为毫米刻度尺,而数据4.000 mm数据准确到1/100 mm,估读到1/1000 mm，必为螺旋测微器(又名千分尺),(3)图象的斜率为橡皮筋的劲度系数，