第4章 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系

1、.实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验目的1探究弹簧伸长量与弹力之间的关系2学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据二、实验原理1用悬挂法测量弹簧的弹力F弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即Fmg.2测出弹簧的伸长量x弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，其伸长量xll0.3探究弹力和弹簧伸长量的关系建立坐标系，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，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系三、实验器材铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.一、实验步

2、骤1如图1所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合读出弹簧的原长l0填入下表图12在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l1.然后再在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l2将各次弹簧总长度计入下表相应的表格内3根据每个钩码的质量计算出其重力弹簧的弹力的大小等于所挂钩码的重力，即F1mg、F22mg、F33mg将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内实验次数1234567拉力F/N弹簧总长度l/cm弹簧伸长x/cm弹簧原长l0/cm二、数据处理1.图像法：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

3、弹簧伸长量x变化的图线可以发现Fx图线是一条过原点的直线2函数法：弹力F与弹簧的伸长量x应满足函数Fkx的关系三、误差分析四、本卷须知1所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度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，这样作出的图线更准确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5尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响.实验探究1实验器材和步骤某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验图2图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时

4、弹簧的伸长量l为_cm；本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，以下选项中标准的做法是_；填选项前的字母A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是_.【解析】弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，那么伸长量l14.66 cm7.73 cm6.93 cm.逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可防止因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧AB段明显偏离OA，伸长量l不再与

5、弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的【答案】6.93A弹簧受到的拉力超过了其弹性限度实验探究2实验数据的处理某同学在探究弹力与弹簧伸长的关系时，设计了如图3甲所示的实验装置他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度每只钩码的质量都是10 g实验数据如下表所示弹力始终未超出弹簧的弹性限度，g取10 N/kg钩码质量/g01020304050弹簧总长度/cm5.005.506.006.507.007.50弹力大小/N00.10.20.30.40.5甲乙图31试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度

6、l之间的函数关系图象2图象在l轴上的截距的物理意义是_该弹簧的劲度系数k_N/m. 【导学号：21862022】【解析】1根据实验数据描点、连线，所得Fl图象如下图2图象在l轴上的截距表示弹簧原长由图象可知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即k20 N/m.【答案】1见解析图2表示弹簧原长20实验探究3创新实验设计某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度圈数的关系实验装置如图4所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度设弹簧下端未挂重物时

7、，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s2实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.图4P1P2P3P4P5P6x0cm2.044.066.068.0510.0312.01xcm2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060kN/m16356.043.633.828.8m/N0.006 10.017 90.022 90.029 60.034 71将表中数据补充完好：_，_.2以n为横坐标，为纵坐标，在图5给出的坐标纸上画出n图象图53图5中画出的直线可近似认为通过原点假设从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0单位为m的关系的表达式为k