实验二探究弹力和弹簧伸长的关系.docx
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1、实验二探究弹力和弹簧伸长的关系实验基u芾理I紧抓教材,落实草岫一百丽探究弹力和弹茨伸优宣的关系I培养学实睑研究的科堆方法庖理i_f弹黄受到拉力会伸长.平衡时抑黄产牛、的弹力和外打大 一t头括得埋j-小机等:弹黄的伸长玷越大.弹力也就越A;% 刻度阳,实验通j一铁琴电 弹簧、钠码,义度尺、坐标纸| 实睑步骤)一倒量弹簧的伸长量或总长)及所受的拉方或所挂钩内,的步出,列衣伟此己录.妥-g叮能丝l堕堕避、洌表法:脚测得的、填凡设n好的表辞中,可以安现弹方与 鞭,忡比成第的比岐在误差允许范围内是相等的图象法:匡林而_以蝉黄伸长珀*为横坐标.押力f为缄坐标.描出f淫也叠性一答数据知应的点 作出的拟合曲线
2、,是一条过坐株原点.11城:卷函教法:弹打F项弹霞忡技垦x潸足F=riX盼关系注意事项1. 安装实验装置:要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。2. 不要超过弹性限度:实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹 性限度。3. 尽量多测几组数据:要使用轻质弹簧,且要尽量多测几组数据。4. 观察所描点的走向:不要画折线。5. 统一单位:记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。误差分析1. 钩码标值不准确,弹簧长度测量不准确带来误差。2. 画图时描点及连线不准确也会带来误差。实验热点突BJ实验热&,各个击破热点一实验原理与实验操作【例1】某中学的物理兴趣实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”
3、的实 验时,分成了两组来进行探究分析。图1(1)小组甲对两个劲度系数不同的弹簧A和弹簧B进行了探究,根据测量的实 验数据以弹簧的伸长量G)为纵坐标,以弹簧的弹力 成)为横坐标,在同一坐 标系中作出了两弹簧的图象,从图象上看两弹簧的图线的后半段均向上发生了弯 曲,其原因是, 如果选用其中的一个弹簧制作成精确度比较高的弹簧测力计,则应选(填“A”或 “B”)。(2)小组乙的同学完成了如下的操作:a. 将带铁夹的铁架台放在水平桌面上,将弹簧的一端固定在铁夹上使其呈自然 状态,并在竖直的弹簧附近平行弹簧固定一刻度尺b. 以弹簧的伸长量(X)为纵坐标,以弹簧的弹力3)为横坐标,根据以上测 量的数据在坐标
4、系中描点,并用一条平滑的线连接起来c. 写出弹簧的弹力与弹簧形变量的关系式,并对该关系式中的常量进行解释d. 从刻度尺上读出弹簧下端不悬挂钩码时,弹簧下端所对应的刻度尺上的刻度 值,记为L0e. 然后在弹簧的下端依次悬挂1、2、3、4个钩码,当弹簧稳定时,依次读出 弹簧下端所对应的刻度值,分别记为LL2、L3、L4并将对应的数据记录在表 格中,随后将钩码取下请将以上的实验步骤按照正确的顺序排列,将步骤前的字母填在横线 上:。解析 (1)图象后半段向上弯曲表明弹簧已经超过了其弹性限度;若要制作一 个精确度较高的弹簧测力计,应选弹簧A,因为弹簧A的劲度系数较小,较小的 力能使弹簧A发生较明显的形变
5、,便于测量。(2)实验步骤的排列顺序为adebc。答案 (1)弹簧已经超过了其弹性限度;A(2) adebc【特别提醒】(1)测量有关长度时,应区别弹簧原长L0、实际总长L及伸长量X,明确三者 之间的关系;(2)建立平面直角坐标系时,两轴上单位长度所代表的物理量的值要适当,不 可过大,也不可过小。描线的原则:尽量使各点落在一条直线上,少数点分布于 线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的直线。热点二数据处理及误差分析【例2】2015福建理综,19(1)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系” 的实验。(1)图2甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73 cm;图 乙是在弹簧下端悬
6、挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量 M为cm;图2(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作, 下列选项中规范的做法是;(填选项前的字母)A. 逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总 重B. 随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量M与弹力F的关系图线,图线的AB段 明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是解析 (1)由题图乙知,读数为14.66 cm,所以弹簧伸长量/= (14.66-7.73)cm=6.93 cm。(2)若随意增减钩码,作图不方便,有可能会超出弹簧的弹
7、性限 度,所以应逐一增挂钩码,选项A正确。(3)由题图丙知AB段弹簧伸长量与弹 力不成线性关系,是因为钩码重力超过弹簧的弹性限度。答案 (1) 6.93(2) A (3)钩码重力超过弹簧的弹性限度反思总结1. 解答本题应关注以下三点(1) 刻度尺读数时,对有效数字的要求。(2) 逐一增挂钩码和随意增减钩码对实验带来的影响。(3) 从实验注意事项的角度分析图象弯曲的原因。2. 实验数据处理的三种方法(1) 图象法:根据测量数据,在建好直角坐标系的坐标纸上描点,以弹簧的弹 力F为纵轴,弹簧的伸长量X为横轴,根据描点的情况,作出一条经过原点的直 线。(2) 列表法:将实验数据填入表中,研究测量的数据
8、,可发现在实验误差允许 的范围内,弹力与弹簧伸长量的比值是一常数。(3) 函数法:根据实验数据,找出弹力与弹簧伸长量的函数关系。热点三实验的改进与创新1. 实验原理的创新(如图3甲、乙、丙所示)中乙丙图32. 数据处理的创新(1) 弹力的获得:弹簧竖直悬挂,重物的重力作为弹簧的拉力,存在弹簧自重 的影响弹簧水平使用,重物的重力作为弹簧的拉力,消除了弹簧自重的影响。(2) 图象的获得:由坐标纸作图得F-x图象一由传感器和计算机输入数据直 接得F-x图象。【例3】 用如图4所示的实验装置研究弹簧的弹力与形变量之间的关系。轻弹 簧上端固定一个力传感器,然后固定在铁架台上,当用手向下拉伸弹簧时,弹簧的
9、弹力可从传感器读出。用刻度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度,从而确定 伸长量。测量数据如表格所示:图4伸长量x/10-2 m2.004.006.008.0010.00弹力F/N1.502.934.555.987.50(1)以x为横坐标,F为纵坐标,在图5的坐标纸上描绘出能够正确反应弹力 与伸长量关系的图线。图5(2)由图线求得该弹簧的劲度系数为 (保留两位有效数字)。解析横轴表示伸长量X,纵轴表示弹力兄按照表格数据,描点画图,得到一 条直线,图象斜率代表弹簧劲度系数。答案 (1)如图 (2)75 N/m1. (2016 长春质量监测)在探究弹力和弹簧伸长的关系时,某同学先按图6对 弹簧甲进行探
10、究,然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图7进行探究。在弹簧弹性限度内,将质量为m = 50 g的钩码逐个挂在弹簧下端,分别测得图6、图7中弹簧的长度L1、L2,如下表所示。钩码个数1234L/cm30.0031.0432.0533.02L2/cm29.3329.6529.9730.30(1) 已知重力加速度g=9.8 m/s2,要求尽可能多地利用测量数据,计算弹簧甲 的劲度系数k=N/m (结果保留两位有效数字)。(2) 由表中数据(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数。解析 (1)由题表中实验数据可知,每增加1个钩码,弹簧甲的平均伸长量约N/m = 49 N/m。为 100 cm 则弹簧甲
11、的劲度系数 上=蛭=欢、1 3X9.8 /V 1-00 cm,火3 丁干弟 T 口 J 功次不欢 k Ax Ax1 00 x 10 2(2)把弹簧甲和弹簧乙并联起来按题图7进行探究。由题表中数据可知,每增 加1个钩码,弹簧乙的平均伸长量为0.32 cm,由mg=F甲+F =k甲Ax甲+ k乙Ax ,可知弹簧乙的劲度系数能够计算出来。乙答案 (4) 49 (2)能2.某同学探究一条橡皮筋的弹力和伸长量之间的关系,实验时使用了一条拉伸 一定长度后粗细会明显变化的橡皮筋。利用弹簧秤测出橡皮筋弹力的大小,利用 刻度尺测出橡皮筋的长度。(1) 某次测橡皮筋的弹力时,弹簧秤的示数如图8所示,读数为 N。图
12、8(2)该同学根据实验测得的橡皮筋的弹力F与橡皮筋伸长量Ax的数据作出F -Ax图象,如图9所示。从图上可以看出,在弹力较小时,橡皮筋的弹力与伸 长量的关系遵循胡克定律,这时橡皮筋的劲度系数为 N/m。图9(3) 由图9可以看出,当拉力较大时,橡皮筋的弹力与伸长量的比值发生了明 显的变化,这时拉力越大,橡皮筋 (填“容易”或“不容易”)发 生形变。解析 (1)根据弹簧秤的读数规则可知,弹簧秤的读数为1.30 N(2) 由题图9可知,在弹力较小时,橡皮筋的弹力与伸长量成正比,这时橡皮 筋的劲度系数为k = 3* N/m =12 N/m。0X10-2(3) 由题图9可以看出,当拉力较大时,图象的斜
13、率增大,这表明增大一定的 伸长量,需要的拉力变大,因此橡皮筋更不容易发生形变。答案 (1) 1.30 (2) 12(3)不容易3. (2017 安徽黄山模拟)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。(1) 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”)。(2) 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10 g砝码,弹簧长度依次记为1】至L6。数据 如下表:代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm )25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数
14、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。(3)图10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(4)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9.8 m/s2)解析 (1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起,所以弹簧轴线和 刻度尺均应在竖直方向。(2)弹簧静止时,记录原长L0;表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同, 所以数据L3不规范,规范数据应读至厘米位的后两位,最后一位应为估计值, 精确至mm位,所以刻度尺的最小分度为1 mm。(3)由题图知所挂砝码质量为0时,X为0, 所以 x
15、=LLx。(4)由胡克定律F=kAx知,mg=k (LLX),即mg=kx,所以图线斜率即为g=AmAmg(6010) X10-3X9.8,&,则弹簧的劲度系数k=3=N/m = 4.9 N/m。同理砝码盘质量=k (Lx-LQ4.9X (27.35-25.35) X 10-2 = 0.01 kg= 10 g。答案(1)竖直(2)静止 L3 1 mm(3) Lx(4) 4.9 10卖验三验证力的平行四边形定则紧抓教材,落实草岫插的彩E力的合成的平行四边形定则理烟等效待代思堆方法在物理学中的成n国原理门:成角度的阿个力与一个力产生相同的戒梁.君它 们用平行四边豚宠姒求出的含力”这一个力是否在 实
16、验误差允许范围内相等雾验器材木板、白抵、图钉.椽皮条、J细蹴、择策测办什、 抑板、刻度尺实验步骤仁(1)倪器室装用图钉把I顷打在水平臬丽I-.的方世板1.用图幻业橡皮条的一端固定在a诉.橡皮菜在另一端控L但)测量与记录.:用两刊单簧汕力汁分别钩拉两个细矩套成角度 地建橡皮条.使株皮条伸长,站点到达某一位置2川铅若描卞结点。的位用和两条细绳的方向.并 记录弹簧测力ii的读敷只归-个弹黄测方计,通过细绳套把棵皮条的结 点挂到与前面相同的位置。见下辙符知力计的该数 F和细堀的方向数据处理丁利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合 加画出3打尸的图.-|:甲比较F与尸是否完全更合成儿平完全成合,从而
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