高中物理-4.2《实验探究弹力和弹簧伸长的关系》11课件-鲁科版必修1

实验:探究弹力和弹簧伸长的关系1、理解该实验的原理。2、掌握实验器材的使用方法及实验步骤。3、培养学生一丝不苟的科学精神，掌握读取数据及处理数据的常用方法。弹簧受到拉力的作用长度变大，改变拉力，长度也相应变化。竖直悬挂的物体，静止时拉力等于物体的重力。由此我们可以探究弹簧的伸长量与弹力的关系。实验原理轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，重垂线，坐标纸，三角板。实验器材43210我们该如何来做这个实验呢？请同学们先仔细观察，然后总结实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，记下弹簧下端的位置，从悬点到该点即为弹簧的原长．实验步骤2．如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时，记下弹簧下端的位置，从悬点到该位置即为弹簧变化之后的总长度L1，用刻度尺测量后，连同钩码的重力填写在记录表格里．3.改变所挂钩码的个数，重复上述的实验过程多次，把每次测得的长度、钩码的重力记入表格。12345钩码总重力F/N弹簧总长L/cm弹簧伸长量△x/cm0.51.01.52.02.50.51.01.52.02.510.51111.51212.5测量数据4、以弹力F（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，弹簧的伸长量（或原长）为横坐标，用描点法作图，得出关系图线。L/cm0F/N0F/N△x/cm在相应的坐标纸上作出图象0.51.01.52.02.524681012140.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5弹力与弹簧伸长量成正比。用公式来表示：F=kx其中k与弹簧本身有关，由材料、形状和长度决定。得出结论1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度．要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描出的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确．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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．注意事项例1：某同学在做“探索弹力与弹簧伸长量的关系”实验时，所得的数据如下表所示：(1)画出弹力F与伸长量x的关系图线．(实验中每个钩码的质量为50g，当地重力加速度g＝10m/s2)；(2)写出弹力F与弹簧伸长量x的关系式；(3)指出表达式中常量的物理意义；(4)若以弹力为纵坐标，以弹簧长度为横坐标，画出对应的图线，写出函数关系式，说明常量的物理意义.钩码个数0123456弹簧长度(cm)46.3(原长)53.161.870.278.787.195.6解析：(1)每个钩码重mg＝0.05×10N＝0.5N，由二力平衡，弹力大小等于所挂钩码重量，则弹力F(N)00.51.01.52.02.53.0伸长量x(cm)06.815.523.932.440.849.3建立直角坐标系描点作图，如图所示．(2)由图可得出结论：弹力F与弹簧的伸长量x成正比：F＝kx.取图中一点(32.4,2.0)，则图线斜率为k＝N/cm＝6.17×10-2N/cm＝6.17N/m∴弹力F与伸长量x间的大小关系为F＝6.17x(3)表达式中常量6.17N/m表示弹簧伸长1m时弹力大小为6.17N.(即弹簧的劲度系数)(4)因为弹簧长度L＝x＋L0，其中x为伸长量，L0为原长(0.463m)，所以x＝L－L0＝L－0.463，由F＝kx得F＝6.17(L－0.46