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实验 探究弹簧伸长与弹力关系【学习目标】（在学习完本节课后检查检查自己学习目标是否完成）1、掌握实验原理，知道使用的仪器，明确实验过程2、会分析实验误差产生原因【重点、难点】重点：实验原理，过程 难点：分析实验误差【使用说明与学法指导】（这里主要告诉你怎么样做才能完成目标）1、通过阅读教材理解实验的目的、原理、器材、明了实验过程。2、认真做题目学会做图线的方法，注意事项，知道误差产生在哪几个方面。【课前预习】阅读教材简述：1、实验目的，实验原理2、结合右图写出实验器材3、简述实验过程【自我检测】（这里的题目是为检查基本概念理解的，做错的主动请同学帮助解决）1一根弹簧秤竖直放置，零点已调整，刻线均匀用这只弹簧秤去测量一个竖直向上的拉力，结果弹簧秤的示数比被测量的力的真实值大，下列所述原因中可能的是 ( D )A.弹簧秤时，弹簧的轴线方向与力的作用线的方向不在一条直线上B.读数时，没有按读数规则估读到分度值的下一位C.弹簧秤的弹簧伸长太短，产生的误差大D.零点时，弹簧秤的钩竖直向下，测量竖直向上的力，示数为力的真实值加弹簧秤本身受的重力，因而测量值比力的真实值大2做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验步骤如下：A以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；C将铁架台固定于桌子上（也可在横梁的另一侧挂上一定的配重），并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；D依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码；E、以弹簧伸长为自变量，写出弹力与伸长的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数；F解释函数表达式中常数的物理意义；G整理仪器，请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来；_。解析：根据实验的实际操作过程，排列先后顺序为：C、B、D、A、E、F、G箸：案：C、B、D、A、E、F、G3、（09年广东理科基础）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比答案：B解析：图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，B正确；与的截据表示原长则a的原长比b的短，A错。4、下表是某同学为探索弹簧的弹力和伸长量的关系所测的几组数据(1)请你在图3坐标纸上作出Fx图线(2)写出图线所代表的函数式(3)解释函数表达式中的常量的物理意义 弹力F/N 0.51.01.5 2.0 2.5 伸长量x/cm2.315.086.899.8012.4(4)若弹簧的原长为40 cm，并且以弹簧的总长为自变量，请你写出它的函数式解析：(1)根据表中数据描点，按照图中各点的分布与走向，应作出一条直线如图所示 (2)设直线斜率为k，由数学知识，F= kx+C在直线上取较远的两点（可以减小误差）如点(9.80,2O)与(2.31，0.5)并代入上式可得k=0.2 N/cm,C= 0.04 N,所以函数表达式为；F= (0.2x+0.04)N(3)由F=kx+C知，当x=O时，F=C，因此，式中常数表示弹簧的重量为0.04 N若忽略弹簧的重量，则F= kx，因此，式中常数k=F/x表示使弹簧形变单位长度时弹簧的弹力，即劲度系数(4)设弹簧的总长为L，则F=kx+C=k（Lx-40）+C=(0.2Lx-7.96)N答案：(1)见解析 (2)F=(0. 2x+0.04)N (3)见解析(4)F=(0.2Lx-7.96)N5(屯溪一中2013届月考试题)某同学利用如图(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1) 他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小与弹簧长度x的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长x0=cm，劲度系数k= N/m。(2) 他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c)所示时，该弹簧的长度x= cm。 13（1）4 5 0 （2）10 【课内探究】1某学习小组要研究影响弹簧劲度系数的因素，他们猜想弹簧的劲度系数k可能与制成弹簧的钢丝的半径r、弹簧圈的半径R和弹簧的圈数n有关。为此他们选择了同种材料制成的不同粗细的钢丝，分别绕成了弹簧圈半径不同的弹簧。再利用薄铁片做为卡片和指示弹簧被拉伸后所到位置的指针，用这个卡片选择对弹簧的不同位置施力，实现对同一个弹簧使用圈数的改变（如图甲所示），从而可得到圈数不同的弹簧。他们分别研究了k与r、k与R和k与n的关系（在研究k与弹簧的一个参量的关系时，另外两参量保持不变），并根据测得的数据，分别画出了k-r、k-R和k-n图象如图乙、丙、丁所示。关于上面实验所采用的科学方法，以及k与r、R和n的关系，下列说法中可能正确的是 （ D）A等效替代法，k B控制变量法，kC等效替代法，k D控制变量法，k【拓展提升】（主要是提供给学生的较新题型、综合性、有一点难度的题目）1（2011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。实验册除了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，七对应点已在图上标出。（g=9.8m/s2)（1）作出m-l的关系图线；（2）弹簧的劲度系数为 N/m.（0.2480.262）2、（2012广东卷）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在_方向（填“水平”或“竖直”）弹簧自然悬挂，待弹簧_时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为_。由表可知所用刻度尺的最小分度为_。图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_的差值（填“L0或L1”）。由图可知弹簧的劲度系数为_N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。解析：（2） 竖直 ， 静止 、L3 、1mm 。 L0 4.9 、10 。3(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，选用的螺旋弹簧如图甲所示。 用螺旋测微器测量弹簧钢丝的直径的示数如图乙所示。可知此弹簧钢丝的直径是 mm。先将弹簧的上端固定悬吊在铁架台上的0点，在弹簧旁边沿竖直方向置一刻度尺，使刻度尺的零刻线与O点对齐，在弹簧的下部A处做一标记（比如固定一个指针）；接着在弹簧下端的挂钩上挂上钩码(每个钩码的质量都是50 g)，读出指针在刻度尺上指示的刻度x，然后逐个增加所挂钩码的个数，刻度x将随挂钩上的钩码重F而变化。 几次实验测得相应的F、x值对应的各点已经描绘在图丙中。 请你在图丙中描绘出x随F变化的图象。由图象得出弹簧的劲度系数k= N/m。（结果取2位有效数字）；此弹簧的弹力大小F弹跟弹簧伸长x的函数关系是F弹=_ 。(当地的重力加速度值为g=9.8 m/s2)答案：1.0091.011 如右图所示；k=4142 F=41x或 F=42x4 2014浙江卷 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究钩码数1234LA/cm15.7119.7123.6627.76LB/cm29.9635.7641.5147.36 (1)某次测量如图2所示，指针示数为_ cm.(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如表1.用表1数据计算弹簧的劲度系数为_ N/m(重力加速度g取10 m/s2)由表数据_(选填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数第21题图221. 答案 (1)(15.9516.05)cm，有效数字位数正确(2)(12.212.8) N/m能解析 (1)由图2可知刻度尺能精确到0.1 cm，读数时需要往后估读一位故指针示数为16.000.05 cm.(2)由表1中数据可知每挂一个钩码，弹簧的平均伸长量x14 cm，弹簧的总平均伸长量x25.80 cm，根据胡克定律可求得弹簧的劲度系数为12.5 N/m，同理也能求出弹簧的劲度系数【课后总结】学完本节课，你一定要归纳一下物理方法或解题方法，标记出自己还没有掌握的或者有疑问的点，并督促自己尽快解决。归纳内容：1、2、
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