3.2弹力学案2(人教版必修1)

1、第1页共 6 页学案 3 弹力学习目标定位1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系.2.学会利用图象法处理实验数据.3.能根据 F x、F 1 图象求出弹簧的劲度系数.知识储备区一、实验原理1.如图 1 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受到的重力大小相等弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量x 可以用弹簧的长度减去原长来求得.图 12建立直角坐标系，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，作出弹簧弹力 F 与弹簧伸长量 x 的关系图象， 根据实验所得的图象，就可探知弹力大小与弹簧

2、伸长量之间的关系.二、实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台学习探究区、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 10，即原长.2.如图 2 所示，在弹簧下端挂质量为 m1的钩码，测出此时弹簧的长度 1 仆记录 m1和11.3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、ms、和相应的弹簧长度 12、13、14、15、.4.计算出每次弹簧的伸长量x(x= 1 - 10)和弹簧受到的拉力 F(F =湼故追本湖源推陈方可知新基瑙自学躍实垂点互动探究第2页共 6 页mg)，并将数据填入表格.1234567F/N0l/cmx/c

3、m0二、数据处理1 建立直角坐标系，以 F 为纵轴，x 为横轴，根据测量数据用描点法作图连接各点 得出 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，写出图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量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.三、误差分析1 本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差为了减小误差，要尽量多测几 组数据.2 弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差为了减小该系统误 差，实验中应使用轻质弹簧.四、注意事项1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度.2测量长度时，应区别弹簧原长I

4、。、实际长度 I 及伸长量 x 三者之间的不同，明确三者之间的关系.3 记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位.4描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点分布于线两侧，描出 的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线.5尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响.典例精析【例 1 某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.(1) 将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧弹簧轴线和刻度尺都应在_ 方向(填“水平”或“竖直”)(2) 弹簧自然悬挂，待弹簧 _ 时，长度记为 L。；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为 Lx;在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，弹簧长度依次记为L1至L6. 数

5、据 如 下 表代表符号LoLxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范， 代表符号为 _ 由 表 可 知 所 用 刻 度 尺 的 最 小 分 度 为第3页共 6 页(3)图 3 是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与 _第4页共 6 页的差值(填“ L。”或“ Lx”)由图可知弹簧的劲度系 数为_ N/m ;通过图和表可知砝码盘的质量为_g(结果保留两位有效数字，重力加速度g 取 9.8 N/kg)解析(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力产生，所以弹簧轴线和刻度尺均

6、 应在竖直方向.(2)弹簧静止稳定时，记录原长Lo；表中的数据 L3与其他数据有效位数不同，所以数据L3不规范，标准数据应读至cm 位的后两位，最后一位应为估读值，精确至 0.1mm，所以刻度尺的最小分度为 1 mm.(3)由题图知所挂砝码质量为0 时，x 为 0,所以 x= L Lx(L 为弹簧长度).由胡克定律 F = kAx 知，mg= k(L Lx)，即 mg= kx,所以图线斜率即为弹簧的劲度系同理，砝码盘质量k LxL4.9X27.3525.35X10=0.01 kg = 10 g.答案(1)竖直稳定L31 mm(3)Lx(4)4.910【例 2 (1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关

7、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.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量k=AmgAx36010 x10X9.8N/m = 4.9 N/m122X10kgm=g9.8第5页共 6 页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“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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Lo,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长第6页共 6 页后的长度 L,把 L Lo作为弹簧的伸长量 x这样操作

8、，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()解析(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，实验时弹簧要处于竖直位置，故A、B 正确；弹簧的伸长量为弹簧拉长后的长度与原长的差，故C 错误；对于不同的弹簧，其所受拉力与伸长量之比是不同的，故 D 错误.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)C自我检测区枪测学习效卑体验成功荒乐1在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G 与弹簧

9、总长 L 的关系图象，如图 4 所示，根据图象回答以下问题：(1) 弹簧的原长为_ .(2) 弹簧的劲度系数为 _.分析图象，总结出弹簧弹力 F 与弹簧总长 L 之间的关系式为ABCD自然伸长，用直尺测出弹簧的原长Lo,再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长第7页共 6 页答案 (1)10 cm (2)1 000 N/m2第8页共 6 页F = 1 000(L 0.10) N解析钩码的重力等于其对弹簧的拉力，又根据胡克定律N/m = 1 000 N/m，即 F = 1 000(L 0.10) N.2某同学用如图 5 所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端

10、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：(g 取 9.8 N/kg)钩码总质量 m/102g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度2x/10 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50(1)根据所测数据在图 6 坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x 与钩码总质量 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量关系满足胡克定律这种规格弹簧的劲度系数为 _ N/m.答案(1)见解析图 (2)04.925.00解析(1)根据表格中的各组数据在坐标纸上标出相应的点，然后用平滑曲线连接这些F=kx=k(L Lo)，所以图线在横轴上的截距表示弹簧原长,斜率表示弹簧的劲度系数,故 Lo= 10 cm, k =401410X10图 52第9页共 6 页点