26《实验三：探究弹力和弹簧伸长的关系》

1、2.6实验：探究弹力和弹簧伸长的关系（1课时）【课前预习l一.知识回顾: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 胡克定律：o2悬挂法测弹力：f=mgo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 让弹簧自然下垂，测出原长1。2用钩码挂在弹簧下端，测出钩码重力和弹簧总长1。3改变钩码质量，重复实验多次。4以弹力f （等于钩码重力）为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标，用描点法作图，然后连成 一条平滑曲线（包括直线）。5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的物理意义。数据记录与处理:123456f/

2、n1/cmx/cm代注意事项:1首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数，以此类推，直到图象为直线。2作图时应使尽可能多的点落在直线上，不能落在直线上的点应均匀分布在直线两侧，偏离太 远的点应舍去。3所挂钩码不要过重，以免超过弹簧弹性限度。4 记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。二.自我检测：1 探究弹力和弹簧伸长的关系时，在弹性限度内，悬挂15n重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20n重物时，弹簧长度为0.18m,则弹簧的原长l。和劲度系数k分别为：（）a. lo=o.o2m, k=500n/mb. l0=0.10m, k=500n/mc. lo=o.o2m, k=250n/m

3、d.l0=0.10m, k=250n/m2做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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l。；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1个、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. 以弹簧伸长量x为自变量，写出弹力f与伸长量x的关系式。首先尝试写成一次函数，如果 不行，再尝试着写成二次函数；f

4、. 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起来：o【重点难点】：一.典型例题：例题1：某位同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，所得的数据如下表所示。m0=50g,自然长度 l0=46.3cm钩码个数0123456弹簧长度/cm46.353161.870.278787.195.6请在图(2.6-2)所示的坐标纸中画出弹力f与伸长量x的关系图线。(实验中所挂钩码，每 个50g,当地重力加速度g=10m/s2)写出弹力f与弹簧伸长量x的关系式。指出表达式中常量的物理意义，若弹力用“牛顿”做单位，伸长量用“米”做单位，贝ij该常 数的单位是什么？若以弹力为

5、纵坐标，以弹簧长度为横坐标，请在图(263)中画出其对应的图线，并写出函 数关系式，说明各常数在图中的意义和单位。图(262)图(2.6-3)例题2：在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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. 用悬挂祛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。某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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l。，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上祛码后测出弹簧伸长后

6、的长度l,把(l-lo)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(2.6-3)所示的图象： o二.课堂练习:1某同学用如图（264）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g=9.8m/s2）钩码质量m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度x/102m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50根据所测数据，在图（2.6-5）所示 的坐标纸上作出

7、弹簧指针所指的标尺 刻度x与钩码质量m的关系曲线。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图(2.6-4)2某实验小组用如图（2.6-6）所示的n/m。装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。先让弹簧的最上端与标尺的零刻度对齐，测出不挂祛码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上祛码，并逐个增加耘码，测出指 针所指的标尺刻度即弹簧长度，所得数据如下表所示,g=9.8m/s2o根据所测数据，在图（2. 6-7） 坐标纸上通过描点作出弹簧指针的标尺刻度x与耘码质量m的关系曲线。以弹簧长度x为自 变量，弹簧在弹性限度内弹

8、力f与x的关系式是o根据该关系式，当图（266）所挂祛码质量为0. 7kg时，假设求得指针所指的标尺刻度为x7,在实验中指针所指的标尺刻度 应该x7 （填“大于”、“小于”或“等于”）。祛码质量m/kg00. 100. 200. 300. 400. 500. 60标尺刻度x/cm12. 0013. 9415.9117. 8719. 8223. 3228. 42> x/cm30252015三 m/kg>图(267)【巩固练习l1某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验时，利用如图(2.6-8)所示装置，待测弹簧m 放在光滑水平面上，左端固定于a板上，右端连接通过定滑

9、轮的细绳。细绳下端有一小钩b,在b上分别挂上不同质量的钩码，测出一组数据记录如下表。数所测物理12345弹簧总长(cm)1516.2417.4918.7119.96钩码质量(g)050100150200本实验所探索的是:与的关系，上表中所测物理量应为 ,所测物理量应为： ,并在各对应测量次数中填上适当 的数据(g=10m/s2)o在图(2. 6-9)坐标纸上作 出所要探索的两个物理量的函数图象。根据图象可 知这两个物理量间的函数关系式 为:oa mvwwwvjav777777777777777图(2.6-8) § s长 度伸拉截面詁250n500n750n1000nlm0.05cm20.04cm0.08cm0.12cm0；16cm2m0.05cm20.08cm0.16cm0.24cm0.32cmlm0.10cm20.02cm0.04cm0.06cm0.08cm2用金属制成的线材(如钢丝、钢筋) 受到拉力会伸长，十七世纪英国物理 学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹 性限度内它的伸长与拉力成正比，这 就是著名的胡克定律。这一发现为后 人对材料的研究奠定了重要基础。现 有一根用新材料制成的金属杆，长为