【物理】2019届一轮复习人教版实验：探究弹力和弹簧伸长的关系学案(1) 4页

实验：探究弹力和弹簧伸长的关系 实验目的和器材 ‎ 实验原理 ‎ 实验目的 ‎ ‎1.探究弹簧弹力和弹簧伸长的定量关系。‎ ‎2.学会用图像处理实验数据的方法。 ‎ ‎1.弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码,静止的钩码处于平衡状态,弹力大小与所挂钩码的重力大小相等,即F=mg。‎ ‎2.弹簧的伸长量x的确定：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,弹簧的伸长量x=l-l0。‎ ‎3.图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像,根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系。 ‎ 实验器材 ‎ 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸、铅笔等。 ‎ ‎【实验过程】‎ 一、实验步骤 ‎1.按图示安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0。‎ ‎2.在弹簧下悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度,并记下钩码的重力。‎ ‎3.增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格。以F表示弹力,l表示弹簧的总长度,x=l-l0表示弹簧的伸长量。‎ 个数 记录 ‎ ‎1 ‎ ‎2 ‎ ‎3 ‎ ‎4 ‎ ‎5 ‎ ‎6 ‎ ‎7 ‎ F/N ‎ ‎0 ‎ l/cm ‎ x/cm ‎ ‎0 ‎ 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.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据F-x图线的斜率求解,k=。‎ ‎【误差分析】‎ ‎1.本实验误差的主要 为读数和作图时的偶然误差。为了减小误差,要尽量多测几组数据。‎ ‎2.弹簧竖直悬挂时,弹簧自身的重力会带来系统误差。为了减小误差,实验中应使用轻质弹簧。‎ ‎【注意事项】‎ ‎1.所挂钩码不要过重,以免超出弹簧的弹性限度。‎ ‎2.测弹簧长度时,一定要把弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量。‎ ‎3.记录数据时要注意弹力和弹簧伸长量的对应关系及单位。‎ ‎4.描点画线时一定让尽量多的点落在曲线上,不在曲线上的点均匀分布在曲线的两侧。‎ ‎5.尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。‎ 类型1 实验原理及实验操作 ‎ ‎【典题1】以下是某同学所进行的“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验步骤：‎ ‎(1)将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡,弹力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度L1,并记录到表格中。‎ ‎(2)再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组数据。‎ ‎(3)以力F为纵坐标,以弹簧的长度Lx为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点。‎ ‎(4)按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线(包括直线)。‎ ‎(5)根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度Lx的关系,并得出实验结论。‎ 以上步骤中至少有三处不当之处,请将不合理的地方找出来并进行修正。 ‎ 类型2 实验数据处理 ‎ ‎【典题2】(2017·重庆七中高一检测)一位同学做“探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系”所测的几组数据见下表,请你根据表中数据做好分析。‎ 弹力F/N ‎ ‎0.5 ‎ ‎1.0 ‎ ‎1.5 ‎ ‎2.0 ‎ 弹簧原来长度L0/cm ‎ ‎15 ‎ ‎15 ‎ ‎15 ‎ ‎15 ‎ 弹簧后来长度L/cm ‎ ‎16.0 ‎ ‎17.1 ‎ ‎17.9 ‎ ‎19.0 ‎ 弹簧伸长量x/cm ‎ ‎(1)算出每一次弹簧的伸长量,并将结果填在表中的空格内。‎ ‎(2)在坐标图上作出F-x图线。‎ ‎(3)写出图线的函数表达式(x用cm作单位)： 。‎ ‎(4)函数表达式中常数的物理意义： 。‎ ‎【标准解答】(1)x1=L1-L0=1.0cm x2=L2-L0=2.1cm,‎ x3=L3-L0=2.9cm x4=L4-L0=4.0cm