实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系

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,*,实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系,1,实,验目,的,(1),探究弹力与弹簧的伸长量的定量关系,(2),学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法,2,实验原理,(1),如图,S2,1,所示，弹簧在下端悬,挂钩码时会伸长，平衡,时弹簧产生的弹力与重力大小相等,图,S2,1,图,S2,2,(2),用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量,x,，建,立坐标系，以纵坐标表示弹力大小,F,，以横坐标表示弹簧的伸,长量,x,，在坐标系中描出实验所测得的各组,(,x,，,F,),对应的点，用,平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹力大,小与伸长量之间的关系,3,实验器材,轻质弹簧,(,一根,),、钩码,(,一盒,),、刻度尺、铁架台、重锤线、,坐标纸、三角板等,4,实验步骤,(1),如图,S2,2,所示，将铁架台放在桌面上,(,固定好,),，将弹,簧的一端固定在铁架台的横梁上，在接近弹簧处将,刻度尺,(,最小,分度为,1 mm),固定于铁架台上，并检查刻度尺是否,竖直,(2),记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度,L,0,.,(3),在弹簧下端挂上一个钩码，记下静止时弹簧所对应的刻,度,L,1,.,钩码个数,刻度,伸长量,x,弹力,F,0,1,2,3,6,L,0,L,1,L,2,L,3,L,6,x,1,L,1,L,0,x,2,L,2,L,0,x,3,L,3,L,0,x,6,L,6,L,0,F,1,F,2,F,3,F,6,(4),用上面方法，记下弹簧下端挂,2,个、,3,个、,4,个,钩码时，弹簧下端所对应的刻度,L,2,、,L,3,、,L,4,，并将所得数,据记录在表格中,(5),用,x,n,L,n,L,0,计算出弹簧挂,1,个、,2,个、,3,个,钩,码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值,g,，计算出所挂,钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数,据填入表格,5,数据处理,(1),建立坐标系：标明横轴和纵轴所表示的物理量及单位,(2),标度：标度要适当，让所得到的图线布满整个坐标系,(3),描点：描点时要留下痕迹,(4),连线：让尽可能多的点落在同一直线上，让其余的点,落在直线的两侧，误差较大的点舍弃,(5),根据图象作出结论,【,跟踪训练,】,1,(,双选，,2010,年深圳联考,),如图,S2,3,甲所示，一个弹簧,一,端,固定在传感器上，传感器与电脑相连当对弹,簧施加变化,的作用力,(,拉力或压力,),时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧,产生的弹力大小的关系图象，如图,S2,3,乙所示则下列判断,正确的是,(,),图,S2,3,A,弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比,B,弹力增加量与对应的弹簧长度成正比,C,该弹簧的劲度系数是,200 N/m,D,该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变,解析：,由图象知，,F,x,是一个过原点的直线，,k,20,0.10,N/m,200 N/m,，,可知,A,错误；弹力增加量与对应的,弹簧长度的增,加量成正比，与对应的弹簧长度不成正比，,B,错误,答案：,CD,2,某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问,题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为,h,25.0 cm,，且开口向下,的小筒中,(,没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可,以同弹簧的下端,接触,),，如图,S2,4,甲所示，如果本实验的长度,测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度,l,，现要测出弹簧的原,长,l,0,和弹簧的劲度系数，该同学通过改变,l,而测出对应的弹力,F,，,作出,F,l,变化的图线如图,S2,4,乙所示，则弹簧的劲度系数为,_N/m,，弹簧的原长,l,0,_m.,解析,：,由胡克定律可得,F,kx,k,(,h,l,l,0,),k,(,h,l,0,),kl,.,30,20,0.2,0.1,N/m,因此,F,l,图线的斜率,即为弹簧的劲度系数，,k,1,00 N/m,，,k,(,h,l,0,),10 N,，得,l,0,0.15 m.,图,S2,4,答案：,100 0.15,题型,探究弹力与弹簧伸长的关系,【,例题,】,(2010,年福建卷,),某实验小组研究橡皮筋伸长,与所,受拉力的关系实验时，将原长约,200 mm,的橡皮筋上端固定，,在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码,(,质量均为,20 g),，每增,挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上,10,只钩码后，,再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下,对应的橡皮筋伸,长量根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸,长量,l,与拉力,F,关系的图象如图,S2,5,所示从图象中可以得,出,_(,填选项前的字母,),A,增挂钩码时,l,与,F,成正比，而减挂钩码时,l,与,F,不成,正比,B,当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比,减挂钩码时的大,C,当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与,减挂钩码时的相等,D,增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限,度,图,S2,5,思路点拨：,本题属于中等题，解题的关键在于弄清为什么,两条图象会错开实验中由于增挂钩码时所挂钩码数过多，导,致橡皮筋超出弹性限度，弹簧无法及时恢复原长，两条图象才,会出现差异,答案：,D,【,触类旁通,】,1,(2011,年安,徽卷,),为了测量某一弹簧的劲度系数,，将该弹,簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码实验测出了,砝码的质量,m,与弹簧长度,l,的相应数据，对应点已在图,S2,6,上标出,(,取,g,9.8 m/s,2,),图,S2,6,(1),作出,m,l,的关系图线,图,11,(2),弹簧的劲度系数为,_N/m.,答案：,如图,11,所示,0.248,0.262,均可,