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实验一:探究弹簧伸长量与弹力的关系栏目导航实验基础实验探究典例剖析实验基础一、实验目的1.探究弹簧伸长量与弹力之间的关系.2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据.二、实验原理1.用悬挂法测量弹簧的弹力F弹簧下端悬挂的钩码静止时,弹力大小与所挂的钩码的重力相等,即F=mg.2.测出弹簧的伸长量x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,其伸长量x=l-l0.3.探究弹力和弹簧伸长量的关系建立坐标系,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,就可探知弹力和弹簧伸长量的关系.三、实验器材铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸.一、实验操作【问题探究】1.实验中测弹簧原长时,将弹簧放在水平面上测量行吗?应怎么测量?答案:不行.弹簧的自重会对实验有影响,将弹簧竖直悬挂好后测量.实验探究2.实验中,挂钩码的质量越大越好吗?应注意什么?答案:每次挂钩码时,质量的差距应大些,但要注意钩码的重量不要过重,以免超出弹簧的弹性限度.【实验步骤】1.如图所示,将弹簧上端固定在铁架台上,在弹簧旁边固定一刻度尺,刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合.读出弹簧的原长l0填入下表.2.在弹簧下挂一个钩码,测出弹簧的总长度l1.然后再在弹簧下挂一个钩码,测出弹簧的总长度l2……将各次弹簧总长度计入下表相应的表格内.3.根据每个钩码的质量计算出其重力.弹簧的弹力的大小等于所挂钩码的重力,即F1=mg、F2=2mg、F3=3mg……将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内.实验次数1234567拉力F/N弹簧总长度l/cm弹簧伸长x/cm弹簧原长l0/cm4.建立平面直角坐标系,纵轴表示弹簧弹力F,横轴表示弹簧伸长量x,根据表中数据描点,画出Fx图象.5.通过图象分析弹力与弹簧伸长量的关系,由坐标系上得到的Fx图象(一条过原点的直线)可知:弹力F与弹簧伸长量x成正比.二、误差分析产生原因减小方法测弹簧长度的读数不准钩码静止,眼睛平视偶然误差描点画图不准点描小些,画图时点尽可能在线上,不在线上的点尽可能分布一线两侧系统误差弹簧自重选轻质弹簧实验操作的考查【典例研习1】(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中,以下说法正确的是()A.弹簧被拉伸时,可以超出它的弹性限度典例剖析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量的关系”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l0,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-l0作为弹簧的伸长量x,这样操作,由于弹簧自身重力的影响,最后画出的图象可能是如图所示图线中的()解析:(1)本实验以一根弹簧为研究对象,在弹性限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探究弹力与弹簧伸长量的关系,所以选项B正确,A、C、D错误.(2)由于弹簧自重的影响,当不挂钩码时,弹簧伸长量不为零.即在图象的横轴上出现截距,选项C正确.答案:(1)B(2)C对于实验操作过程设置的题目,往往会涉及对实验中的误差原因、注意事项的理解.实验注意事项及数据处理【典例研习2】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10g砝码,弹簧长度依次记为L1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)如图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“Lx”).(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9.8m/s2).解析:(1)当弹簧轴线与刻度尺竖直平行时,刻度尺读数才能准确反应弹簧的长度及长度的变化,故都应在竖直方向.(2)当弹簧静止时,刻度尺读数才准确,题中L3保留小数点后一位,应保留两位,所以L3记录不规范,刻度尺的精确度为1mm,所以最小分度为1mm.(3)由题图可知,在纵轴每增加0.01g时,横轴x的增加量为2×10-2m,而且弹簧长度L1与L0的差值为4×10-2m,所以横轴是弹簧长度与Lx的差值.(4)由题图可知,弹簧的劲度系数等于斜率与重力加速度的乘积,即k=326010109.8N/m12210=4.9N/m,砝码盘的质量m0=0xkLLg=10g.答案:(1)竖直(2)静止L31mm(3)Lx(4)4.910在物理学中经常用图象处理问题,应用图象的好处是:直观、方便.应用图象处理问题应注意:(1)图象斜率的意义(或曲线切线斜率的意义);(2)图象与纵轴、横轴交点的物理意义.点击进入课后作业