高中物理实验-探究弹力和弹簧伸长的关系

第 1 页 共 6 页 实验实验 2 2 探究弹力和弹簧伸长的关系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 学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法 实验原理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 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 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了 即寻求F kx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的长度l0 即原长 2 如下图所示 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 尝试写出曲线的函数式 并解释式中常数的物理意义 原理简图 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疏 这样作出的图线精 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 所画曲线不一定经过每一个点 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 在探究弹力F与弹簧伸长x的关系时 得到几组数据 既可以由所测数据找出F与x的对应关系 又可以作出F x图象 从图象上看出F与x的关系 图象法图象法很容易消除消除实验测量中的偶然误差偶然误差 1 某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验 他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标 尺刻度 然后在弹簧下端挂上砝码 并逐个增加砝码 测出指针所指的标尺刻度 所得数据列表如下 第 2 页 共 6 页 重力加速度g取9 8m s2 1 根据所测数据 在坐标纸上作弹簧指针所指的标尺刻度 z 与砝码质量 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 种规格弹簧的劲度系数为 N m 第 3 页 共 6 页 2 一个实验小组存 探究弹力和弹簧伸长的关系 的实验中 使用两条不 同的轻质弹簧a和b 得到弹力与弹簧长度的图象如图所示 下列表述正 确的是 A a的原长比b的长 B a的劲度系数比b的大 C a的劲度系数比b的小 D 测得的弹力与弹簧的长度成正比 3 某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系 并测弹簧的劲度系数A 做法是先将待测弹簧的一端固 定在铁架台上 然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧 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作Lo 弹簧下端挂一个50 g的砝码时 指针指示的刻度数值记作L1 弹簧下端挂两个50 g的砝码时 指针指示的刻度数值记作L2 挂七个50 g的砝码时 指针指示的刻度数值记作L7 第 4 页 共 6 页 1 下表记录的是该同学已测出的 6 个值 其中有两个数值在记录时有误 它们的代表符号分别是 和 测量记录表 2 实验中 L3和L7两个值还没有测定 请你根据图将这两个测量值填入记录表中 3 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 分别计算出了三个差值 d1 L1 L0 6 90cm d2 L5 L1 6 90cm d3 L6 L2 7 00cm请你给出第四个差值 d4 cm 4 根据以上差值 可以求出每增加 50 g 砝码的弹簧平均伸长量 L L 用 d1 d2 d3 d4表示的式子为 L 代人数据解得 L cm 5 计算弹簧的劲度系数 k N m g取9 8 m s2 下表是某同学为 探究弹力和弹簧伸长的关系 所测的几组数据 1 请你在坐标纸上作出 F x 图线 第 5 页 共 6 页 2 写出曲线所代表的函数式 3 解释函数表达式中常量的物理意义 4 若弹簧的原长为 40 cm 并且以弹簧的总长为自变量 请你写出它的函数式 在 探究弹簧弹力大小与伸长量的关系 的实验中 甲 乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧 为 测量橡皮绳的劲度系数 他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码 每个钩码的质量均为 m 0 1kg 取 g 10 m s2 并记录绳下端的坐标 X加 i 然后逐个拿下钩码 同样记录绳下端的坐标 X减 i 绳下端坐标的平 均值 Xi X加 i X减 i 2 的数据如下表 下标 i 表示挂在绳下端钩码个数 1 同一橡皮绳的 X加 i X减 i 填 大于 或 小于 2 同学的数据更符合实验要求 填 甲 或 乙 3 选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数 k N m 4 为了更好地测量劲度系数 在选用钩码时需考虑的因素有哪些 用如图所示的装置可以测定弹簧的劲度系数 被测弹簧的一端固定于 A 点 另一端有细绳绕过定滑轮 挂上钩码 旁边附有一竖直刻度尺 当挂两个钩码时绳上一定点 P 对应的刻度尺示数如图中 ab 虚线所示 若再增加一个钩码定点 P 对应的刻度尺示数如图中 cd 虚线所示