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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,返回,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实验理论必备,第二章,课下知能提升,实验二,命题热点例析,一、实验目的,(1),探究弹力和弹簧伸长量之间的关系。,(2),学会利用图像法处理实验数据。,二、实验原理,(1),如图实,2,1,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 图实,2,1,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。,三、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。,四、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,l,0,，即原长。,(2),如图实,2,2,所示，在弹簧下端挂质量为,m,1,的钩码，量,出此时弹簧的长度,l,1,，记录,m,1,和,l,1,，填入自己设计的表格中。,图实,2,2,(3),改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录,m,2,、,m,3,、,m,4,、,m,5,和相应的弹簧长度,l,2,、,l,3,、,l,4,、,l,5,，并得出每次弹簧的伸长量,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,。,钩码,个数,长度,伸长量,x,钩码质量,m,弹力,F,0,l,0,1,l,1,x,1,l,1,l,0,m,1,F,1,2,l,2,x,2,l,2,l,0,m,2,F,2,3,l,3,x,3,l,3,l,0,m,3,F,3,五、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。,六、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适当大一些，从而使坐标点的,间距尽可能大，这样作出的图线准确度更高一些。,(3),测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态,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直线上，但应,注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。,(5),记录实验数据时要注意弹力、弹簧的原长,l,0,、总长,l,及弹,簧伸长量的对应关系及单位。,(6),坐标轴的标度要适中。,七、误差分析,(1),本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小不稳定造成,的。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，可以提高实验的准确度。,(2),弹簧长度的测量是本实验主要误差来源，所以测量时,尽量精确地测量弹簧的长度。,(3),描点、作图不准确等。,八、实验改进,本实验的系统误差来自弹簧的重力，所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响：,(1),一个方案是将弹簧穿过一根水平光滑的杠杆，在水平,方向做实验。,(2),另一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧，通过减小,读数的相对误差来提高实验的精确度。,(3),利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固,定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力,(,拉力或推力,),时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图像,(,如图乙所示,),，分析图像得出结论。,图实,2,3,例,1,(1),在,“,探究弹力和弹簧伸长的关系,”,的实验中，以下说法正确的是,(,),A,弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度,B,用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于,竖直位置且处于平衡状态,C,用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量,D,用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得,出拉力与伸长量之比相等,(2),某同学做,“,探究弹力和弹簧伸长的关系,”,的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长,L,0,，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度,L,，把,L,L,0,作为弹簧的伸长量,x,，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图实,2,4,中的,(,),图实,2,4,解析,(1),实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目来改变对弹簧的拉力，以探索弹力与弹簧伸长的关系，并且拉力和重力平衡，所以选,A,、,B,。,(2),由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量,x,0,，所以选,C,。,答案,(1)AB,(2)C,例,2,利用如图实,2,5,甲所示装置做,“,探究弹力和弹簧伸长的关系,”,实验。所用的钩码每只的质量为,30 g,。实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将,5,个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中。,(,弹力始终未超过弹性限度，取,g,10 m/s,2,),记录数据组,1,2,3,4,5,6,钩码总质量,(g),0,30,60,90,120,150,弹簧总长,(cm),6.00,7.11,8.20,9.31,10.40,11.52,图实,2,5,(1),在图乙坐标系中作出弹簧弹力大小,F,跟弹簧总长度,x,之,间的函数关系的图线。,(2),由图线求得该弹簧的劲度系数,k,_ N/m,。,(,保留两位有效数字,),答案,(1),图见解析,(2)27,例,3,在,“,探究弹力和弹簧伸长的关,系，并测定弹簧的劲度系数,”,的实验,中，实验装置如图实,2,6,所示。所,用的每个钩码的重力相当于对弹簧提 图实,2,6,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,组数据描点在坐标图实,2,7,中，请作出,F,L,图线。,图实,2,7,(2),由此图线可得出的结论是,_,，该弹簧的原长,L,0,_ 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：,_,。,解析,(1),用平滑的曲线将各点连接,起来，如图所示：,(2),由图线可知在弹性限度内，弹力,和弹簧的伸长量成正比。弹簧的原,长,L,0,即为弹力为零时弹簧的长度，,由图像可知，,L,0,1010,2,m,10 cm,。,劲度系数为图像直线部分的斜率，,k,25 N/m,。,(3),记录数据的表格如下表：,次数,1,2,3,4,5,6,弹力,F,/N,弹簧的长,度,L,/,10,(4),优点是：避免弹簧自身所受重力对实验的影响；,缺点是：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差。,答案,(1),见解析,(2),在弹性限度内，弹力和弹簧的伸长量成正比,10,25,(3)(4),见解析,点击此图片进入“课下知能提升”,
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