实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系

实验二：探究弹力和弹簧伸长关系注意事项．对钩码的要求(1)所挂钩码不要过重，以免弹簧过分拉伸，超出它的弹性限度。每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，这样作出的图线更精确。．测量与记录数据(1)测弹簧长度时，一定要在弹簧直悬挂且处于平衡状态时测量。(2)记录数据时要注意弹力及弹簧长量的对应关系及单位。．画图象描点画线时，注意一定要使尽可能多的点落在线上，其余各点均匀分布在线的两侧。误差分析．弹簧测力计本身不够准确造成系统误差。．弹簧测力计读数和作图不准造成偶然误差。考点一教材原型实验

22考向实验理与操作如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。(1)为完成实验，还需要的实验器有________(2)实验中需要测量的物理量有。图乙是弹簧弹力与簧伸长量x的x图，由此可求出弹簧的劲度系数为。线不过原点是由________。(4)为完成该实验，设计实验步骤下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各(，F)应的点，并用平滑的曲线连接起来；B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l；0C．铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；D．依次在弹簧下端挂上个2个3个个钩码，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．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的理意义；G整理仪器。请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来________。解析：需要测量弹簧的长度，所以需刻度尺。(2)由F＝k可需测量弹簧原长所的(码个数)和弹簧伸长后对应的长度。N(3)横坐标不是从零开始k＝＝N/m线过原点是由于弹簧本身－m有重力。答案：刻度尺(2)簧原长簧所受外力与对应的伸长或与弹簧对应的长度)弹有自重考向数据理与误差分析(2018·全卷·22)图a)，一弹簧上端固定在支架端，下端悬挂一托盘；一

2x22x2标尺由游标和主尺构成尺竖直固定在弹簧左边盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1cm当托盘内放质量为0.100kg的码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如(b)所示，其读数________cm当地的重力加速度大小为m/s，弹簧的劲度系数保3位效数字)。解析：标的游标为20分，精确度为，游标的第15刻度与主尺刻度对齐，则读数为37＋15×mm＝mm3.775。弹簧形变量x＝(3.775＝cm，砝码平衡时，＝kxmg×所以劲度系数k＝＝N留位效数字)1.825×－答案：53.7[规律方法]实数据处理的三种方法(1)图象法：根据测量数据，在建直角坐标系的坐标纸上描点，以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线。(2)列表法将实验数据填入表中究量的数据发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值是一常数。(3)函数法：根据实验数据，找出力与弹簧伸长量的函数关系考点二实验拓展创新考向实验案的改进

用如图所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系簧端固定一个力传感器然后固定在铁架台上，当手向下拉伸弹簧时，弹簧的弹力可从传感器读出。用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度，从而确定伸长量。测量数据如表格所示：伸长量x/(10m弹力F/N

(1)以x为坐标为坐标在下图坐标纸上描绘出能够正确反应弹力与伸长量关系的图线。(2)由图线求得该弹簧的劲度系数_保两有效数)。解析：横表示伸长量，纵轴表示弹力F按照表格数据，描点图，得到一条直线，图象斜率代表弹簧劲度系数。答案：如图N/m(74均确)考向拓展验探究弹簧的弹性势能(2016·全卷·22)物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装如所示轻弹簧放置在光滑水平桌上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向推物块使弹簧压缩一段距离由止释放物块通测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

xx图(a)(1)实验中涉及下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序填入代表步骤的序)(2)图(b)中M和L纸是分别把弹簧压缩到不同位置后所到的实际打点结果点计时器所用交流电的频率为50HzM带所给的数据可求出在该纸带对的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。较两纸带可知，________(填”或L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。解析：

图((1)实验时首先要向左推物块使弹压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后手释放物块，正确的操作顺序是④①③②。(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平面上做匀速直线运动，由M带可知速度最大时即2.57为物块脱离弹簧时的速度v＝＝t×0.02

－

2/ss。比较ML两带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的L的则带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即纸对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。答案：④①③②M．(1)次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关实验时，得到如(所示的F-图

乙乙象，由图象可知：弹簧原长L，得弹簧的劲度系数k。0(2)按如图(的方式挂上钩码已每个钩码重＝1N)。(中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图(b)则指针所指刻度尺示数为。此可推测图(中所挂钩码的个数为个解析：由胡克定律Fk(－L)，结合题图(中数据得L＝3.0，＝N/m。00(2)由题图(知指针所示刻度为，由＝kL－，可求得此时弹力为F＝3N1故所挂钩码的个数为个。答案：(1)3.0200(2)1.503安徽滁州调)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中同用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力的系如图a)所示，由图(求得弹簧乙的劲度系数。若要在两根弹簧中选用一根来制作精确程度较高的弹簧测力计选弹簧用制作好的弹簧测力计来测量物体的重力，如(所示，物体_______N。解析：该象中纵坐标为伸长量坐标为拉力，斜率的倒数为劲度系数，由此可求－出＝N/mN/m由于甲的劲度系数小，因此要在两根弹簧中选用一根来0.025－

2ΔΔ2ΔΔ制作精确程度较高的弹簧测力计，应选弹簧甲。弹簧测力计示数4N答案：甲

小明同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，安装好如图所示的实验装置，让刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐。(1)在弹簧下端挂1个码止时弹簧长度为l此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度1尺分度值是1上位置的放大图如图所示，可读出弹簧的长度l＝。1(2)在弹性限度内，在弹簧下端分挂个、3、4、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l、ll、l实验中，当挂3个码时，弹簧长度为cm已知单个钩质234量是地力加速度＝9.80此明计算出弹簧的劲度系数_。(结果保留位有效数)(3)实验中没有考虑到弹簧的自重对弹簧劲度系数的测量结果有无影响填