实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系.doc

实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系二、实验原理1如图实-2-1所示，弹簧在下端悬挂钩码时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2用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系三、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线四、实验步骤与数据处理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.如图实-2-2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L并计算钩码的重力，填写在记录表格里3改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次4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5以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数6得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数(斜率K)的物理意义五、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，以减小误差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描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线5记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位六、误差分析1钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差2画图时描点及连线不准确也会带来误差3弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差练习1(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( ) A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图实-2-3中的( ) 【解析】本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B (2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C 【答案】 (1)AB(2)C2做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连结起来；B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；C将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码；E以弹簧伸长为自变量，写出弹力与伸长的关系式首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数；F解释函数表达式中常数的物理意义; G整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： 解析：根据实验的要求，步骧先后顺序应为C、B、D、A、E、F、G3在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，将弹簧水平放置测其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在下端挂上钩码实验过程在弹性限度内进行，用记录的外力F与弹簧的伸长x作F-X图线如图实-2-8所示，该图线不过原点的原因是 解析：当未悬挂砝码时，由于弹簧自重的影响，造成弹簧的形变。4某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下端施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图实-2-10所示(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)(1)由图可知该弹簧的自然长度为 10 cm；(2)该弹簧的劲度系数为 50 N/m5用一弹簧测力计水平拉一端固定的弹簧，以此来测定此弹簧的劲度系数K，测出的拉力F与弹簧长度L之间的数据如下表所示：(1)在图实-2-11中作出此弹簧的F-L图线(2)图线与L轴的交点表示 ，其值为 cm，此弹簧的劲度系数为 N/m6.(2009年合肥质检)某同学用如图实-2-4所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度取g=9.8 m/s2) (1)根据所测数据，在图实-2-5所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为 Nm (1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上，(偏差比较大的点舍去)不在线上的点尽量平均分布在线的两侧，如图实-2-6所示7(8分)某同学在探究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系时，测得了弹簧的劲度系数k他的做法是：先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧的一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记为L0；当在弹簧的下端挂1个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记为L1；当在弹簧的下端挂2个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记为L2挂7个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记为L7各数值记录如下表所示(1)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出3个差值：d1=L4-L0=6.90cm，d2=L5-Ll=6.90cm，d3=L6-L2=7.00cm请你计算第4个差值：d4= = cm(2)根据以上差值，可以求出每增加50g砝码弹簧的平均伸长量L，用d1、d2、d3、d4表示为:L= ，代人数据得L= cm(3)另一同学认为，利用作图法也可以处理上表中的数据并求得k值，该同学以 为纵坐标、指针指示的刻度值为横坐标，通过描点作图得到一条倾斜的直线，则该直线的 即为K(4)计算弹簧的劲度系数k= Nm(取g=9.8m/s2)7、题答案：8、（6分）某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系。实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码（质量均为20g），每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量。根据测量数据，作出增挂钩