XX届高考物理复习：探究弹力与弹簧伸长量的关系

1、XX 届高考物理复习：探究弹力与弹簧伸长量 的关系 第五课时探究弹力与弹簧伸长量的关系 验证力的平行四边形定则 一、探究弹力与弹簧伸长量的关系 【实验目的】 探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方 法。 【实验原理】 弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大 小相等。这样弹力的大小可以通过测定外力而得出；弹簧的 伸长可用直尺测出。多测几组数据，用列表或作图的方法探 索出弹力与弹簧伸长的定量关系。 【实验器材】弹簧、直尺、砝码。 【实验步骤】 弹簧的弹力用 F F 来表示，弹簧原长用 L0L0 来表示，弹簧 现长用L L 来表示，弹簧的伸长用 x x 来表示，则 x=Lx=L-

2、 -LOLO。 .用直尺测出弹簧的原长 L0L0, .如图所示，将弹簧一端固定，另一端挂上砝码，待弹 簧平衡后， 记录下弹簧的长度及砝码的重量。 然后改变砝码 的质量，再读出几组数据。 .将数据记录在表格中； .根据测量数据画出 F F x x 图象， .探索结论：按照 F Fx x 图象中各点的分布与走向，尝 试做出一条平滑的曲线。所画的点不一定正好在这条曲线 上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。尝试写出曲线所 代表的函数，首先尝试 F Fx x 是否为一次 二、验证力的平行四边形定则 【实验目的】验证力的合成的平行四边形定则。 【实验原理】此实验是要用互成角度的两个力与一个力 产生相同的

3、效果，看其用平行四边形定则求出的合力与这一 个力是否在实验误差允许范围内相等。 【实验器材】 木板一块、白纸、图钉若干、橡皮条一段、细绳、弹簧 秤两个、三角板、刻度尺、量角器。 【实验步骤】 .用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 .用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A A 点，用两条细 绳套结在橡皮条的另一端。 .用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡 皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 0 0。 .用铅笔描下结点 o o 的位置和两条细绳套的方向，并记 录弹簧秤的读数。在白纸上按比例作出两个弹簧秤的拉力 F1 F1 和 F2F2 的图示，利用刻度尺和三角板根椐平行四边形定则求

4、出合力F F。 .只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与 前面相同的位置 o o，记下弹簧秤的读数和细绳的方向。按同 样的比例用刻度尺从 o o 点起做出这个弹簧秤的拉力 FF的图 示。 .比较 FF与用平行四边形定则求得的合力 F F,在实验误 差允许的范围内是否相等。 .改变两个分力 F1F1 和 F2F2 的大小和夹角。再重复实验两 次，比较每次的 F F 与 FF是否在实验误差允许的范围内相等。 【注意事项】 .用弹簧秤测拉力时，应使拉力沿弹簧秤的轴线方向， 橡皮条、弹簧秤和细绳套应位于与纸面平行的同一平面内。 .同一次实验中，橡皮条拉长后的结点位置 o o 必须保持 不变。

5、类型一用弹簧测力计测定动摩擦因数 【例 1 1】为了用弹簧测力计测定两木块 A A 和 B B 间的动摩 擦因数卩，甲、乙两同学分别设计了如图所示的实验方案。 为了用某一弹簧测力计的示数表示 A A 和 B B 之间的滑动摩 擦力大小，你认为方案更易于操作。 简述理由。 若 A A 和 B B 的重力分别为 100N100N 和 150N150N,当甲中 A A 被拉动 时，弹簧测力计 a a 示数为 6060N, bN, b 示数为 110N,110N,则 A A、B B 间的 动摩擦因数为。 导示：甲；因为甲方案拉木块时不需要匀速拉动，而乙 方案中 A A 匀速运动难以控制。 在甲图中B

6、B受到的滑动摩擦力f f等于弹簧测力计a a示数 为60N60N,故 A A、B B 间的动摩擦因数 卩=f/GB=60/150=0.4=f/GB=60/150=0.4。 类型二探究弹力和弹簧伸长的关系 【例 2 2】几个同学合作如图甲所示装置探究“弹力和弹 簧伸长的关系”，弹簧的上端与标尺的零刻度对齐，他先读 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，依次读出指针所指的标尺刻 度。 所得数据列表如下： 钩码质量 /g0306090120/g0306090120 标尺刻度 x/10 x/10 - 26.007.158.349.4810.6426.007.

7、158.349.4810.64 根据所测数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧指针的 标尺刻度 x x 与钩码质量的关系曲线。 作出的图线与轴交点的纵坐标值的物理意义是；这种规 格弹簧的劲度系数=N/=N/。 导示：如下图所示， 图线与轴交点的纵坐标值表示弹簧的原长为 6c6c;根据图 线的斜率可以算出弹簧的劲度系数 =26.1=26.1。 类型三验证力的平行四边形定则 【例 3 3】某同学做“验证力的平行四边形定则”实验时， 主要步骤是： A.A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用 图钉把白纸钉在方木板上； B.B. 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A A 点，在橡皮 条的另一端拴

8、上两条细绳，细绳的另一端系着绳套； c c .用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条， 使橡皮条伸长，结点到达某一位置 0 0.记录下 0 0 点的位置， 读出两个弹簧秤的示数； D.D. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的 拉力 F1F1 和 F2F2 的图示，并用平行四边形定则求出合力 F F; E.E. 只用一只弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长， 读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个 力的图示； F.F. 比较力和 F F 的大小和方向，看它们是否相同，得出 结论。 上述步骤中：有重要遗漏的步骤的序号是和； 遗漏的内容分别是 和. 导示：遗漏的步骤的序号

9、： c c、E E; c c 中未记下两条绳子 的方向，E E 中未说明是否把橡皮条的结点拉到了位置 0 0。 .某同学用弹簧测力计、木块和细线去粗略测定一个木 块跟一个固定斜面之间的动摩擦因数 卩.木块放在斜面上， 不加拉力时将保持静止。 实验的主要步骤是： 用弹簧测力计测出木块重 G;G; 用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向上做 匀速运动，记下弹簧测力计的示数 F1F1; 用弹簧测力计平行斜面拉动木块，使木块沿斜面向下做 匀速运动，记下弹簧测力计的示数 F2F2. 请用上述测量的量导出动摩擦因数 卩的计算式。2 2 .在 “验证力的平行四边形定则”的实验中， 实验器材除了方木板、

10、白纸、弹簧秤、橡皮条、细绳、 图钉、刻度尺、铅笔外，还需要。 实验时，用两个弹簧秤分别勾住绳套，互成角度地拉橡 皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置 o o,用铅笔记下 o o 的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数.用铅笔 和刻度尺在白纸上从 0 0 点沿着两条细绳的方向画直线，按着 一定的标度作出两个力 FlFl 和 F2F2 的图示.用求出合力 F F.然 后，只用弹簧秤一个，通过细绳把橡皮条的结点拉到.读出 弹簧秤的示数，记下，按同一标度作出这个力 F F/的图示.比 较 F F/和 F F 大小和方向，看它们是否相等. .在验证力的平行四边形定则实验中，有一个弹簧 测力计，如图所示，由于某种原因，它表面的刻度变得模糊 不清，但其它部件都完好。为了利用这个弹簧测力计测量力， 现把一小段长度均匀分割的刻度线粘贴到弹簧测力计上。当 用 1N1N 的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚 好指在刻度 5 5 下面的第三条黑线位置；当用 2N2N 的拉力拉弹 簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的的指针刚好指在刻度线 7 7 的位置。由此可知，利用图中的刻度线，此弹簧测力计能够 测量力的