【物理】2018届一轮复习人教版第2章第08讲实验：探究弹力与弹簧伸长之间的关系教案 3页

第08讲 实验：探究弹力与弹簧伸长之间的关系 ‎【教学目标】‎ ‎1.学会用列表法、图象法等处理实验数据.‎ ‎2.探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系． ‎ ‎【教学过程】‎ ‎【实验目的】‎ ‎1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。‎ ‎2．学会用列表法和图象法处理实验数据。‎ ‎【实验原理】‎ ‎1．如图所示，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的重力大小相等。‎ ‎2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。‎ ‎【实验器材】‎ 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。‎ ‎【实验过程】‎ 一、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l0，即原长。‎ ‎2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中。‎ ‎3．改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5。‎ 钩码个数 长度 伸长量x 钩码质量m 弹力F ‎0‎ l0＝‎ ‎1‎ l1＝‎ x1＝l1－l0‎ m1＝‎ F1＝‎ ‎2‎ l2＝‎ x2＝l2－l0‎ m2＝‎ F2＝‎ ‎3‎ l3＝‎ x3＝l3－l0‎ m3＝‎ F3＝‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ ‎⋮‎ 二、数据处理 ‎1．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，写出曲线所代表的函数。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之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。‎ ‎【误差分析】‎ ‎1．弹簧拉力大小的不稳定会造成误差。因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数可以提高实验的准确度。‎ ‎2．弹簧长度的测量，是本实验的主要误差来源。所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度。‎ ‎【注意事项】‎ ‎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，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确。‎ ‎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，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。‎ ‎【典型例题】在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。‎ ‎(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标图中描点，请作出F L图线。‎ ‎(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m。‎ ‎(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)。‎ ‎(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较。‎ 优点在于：__________________________________；‎ 缺点在于：__________________________________。‎ ‎【答案】(1)见解析图　(2)5　20　(3)见解析　(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响　弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大【解析】(1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示。‎ ‎(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm。劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20 N/m。‎ ‎(3)记录数据的表格如下。‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 弹力F/N 弹簧的长度L/10－2 m 弹簧的伸长量x/10－2 m ‎(4)优点：避免弹簧自身所受重力对实验的影响。‎ 缺点：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大。‎