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1、實驗二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,【實驗目的】1探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系2學會用列表法和圖象法處理實驗數(shù)據(jù)【實驗原理】1如圖實1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等,2彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了,【實驗器材】鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標紙、重垂線、鉛筆【實驗過程】一、實驗步驟1將彈簧的一端掛在鐵架臺上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時的長度l0，即原長2如圖實2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時彈簧的

2、長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計的表格中,3改變所掛鉤碼的質(zhì)量，量出對應的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.,二、數(shù)據(jù)處理1以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線2以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)3得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義,【誤差分析】1彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會造成誤差因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當對

3、彈簧的拉力，待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實驗的準確度2彈簧長度的測量，是本實驗的主要誤差來源所以，測量時盡量精確地測量彈簧的長度,【注意事項】1所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度，要注意觀察，適可而止2每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀，這樣作出的圖線更精確3測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，以免增大誤差4描點畫線時，所描的點不一定都落在一條曲線上，但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側(cè)5記錄數(shù)據(jù)時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關(guān)系及單位,例1(2014臨沂模擬)如圖實3甲所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限

4、度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系,考點一實驗原理與操作,(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有__________________________________________________________(2)實驗中需要測量的物理量有_______________________________________________________________(3)圖實3乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點的原因是由于________________________________________________________

5、_____________,(4)為完成該實驗，設(shè)計的實驗步驟如下：A以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的曲線連接起來；B記下彈簧不掛鉤碼時其下端的刻度尺上的刻度l0；C將鐵架臺固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個、4個鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；,E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關(guān)系式首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G整理儀器請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：______

6、__.,解析(1)根據(jù)實驗原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；(2)根據(jù)實驗原理，實驗中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與彈簧對應的長度)；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個點，代入Fkx可得k200N/m，由于彈簧自重的影響，使得彈簧不加外力時就有形變量(4)根據(jù)完成實驗的合理性可知先后順序為CBDAEFG.答案(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對應的伸長量(或與對應的長度)(3)200彈簧自重(4)CBDAEFG,規(guī)律總結(jié)實驗中要選取輕彈簧，盡可能減小彈簧重力產(chǎn)生的影響根據(jù)胡克定律，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比，因而實驗中需做Fx

7、圖象，其中x為彈簧的伸長量,突破訓練1(1)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗中，以下說法正確的是A彈簧被拉伸時，不能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等,(2)某同學做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實驗，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把LL0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的,解析(1)實驗中應以所

8、研究的一根彈簧為實驗對象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長量的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當不掛鉤碼時，彈簧的伸長量x0，所以選C.答案(1)AB(2)C,例2利用如圖實4甲所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實驗所用的鉤碼每只的質(zhì)量為30g實驗中，先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個加掛在彈簧下端，穩(wěn)定后依次測出相應的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在表中(彈力始終未超過彈性限度，取g10m/s2),考點二實驗數(shù)據(jù)的處理,(1)在圖實4乙坐標系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖線(2)由圖

9、線求得該彈簧的勁度系數(shù)k________N/m.(保留兩位有效數(shù)字),解析(1)彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系圖如圖實線所示,答案(1)圖見解析(2)27點評作圖時應讓圖線通過盡可能多的點，有誤差的點應均勻地分布在直線的兩側(cè)在求圖線的斜率時，應選取圖線上的點求解，而不能選取測量的數(shù)據(jù)求解,突破訓練2某同學探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應在________方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L

10、1至L6.數(shù)據(jù)如下表.,表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號為________由表可知所用刻度尺的最小分度為________,(3)如圖實5所示是該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”),(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)解析(1)彈簧的軸線必沿重力方向(豎直向下)，只有當彈簧軸線與刻度尺平行時，刻度尺讀數(shù)才能準確反映彈簧的長度，故都應在豎直方向(2)當彈簧靜止時，刻度尺讀數(shù)才準確；從表中數(shù)值可知，刻度尺的精確度為

11、1mm，故應估讀到0.1mm，因此L3數(shù)值記錄不規(guī)范,(3)由m0gk(LxL0)和m0gnmgk(LnL0)得nmgk(LnLx)，所以橫軸應為彈簧長度與Lx的差值,答案(1)豎直(2)靜止L31mm(3)Lx(4)4.910,一、實驗方案的創(chuàng)新在本實驗中，由于彈簧自身重力的影響，所作出的Fx圖線不過坐標原點，本實驗可作如下改進：將彈簧水平放置，用鉤碼通過細線、定滑輪對彈簧施加水平作用力,例3(2014鄭州模擬)在“探究彈簧彈力和伸長量的關(guān)系”實驗中，采用如圖實6甲所示的實驗裝置，利用鉤碼的重力對彈簧提供恒定的拉力實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出

12、相應的彈簧總長度,(1)有一個同學通過以上實驗，已經(jīng)把6組數(shù)據(jù)對應的坐標在坐標系中描出，請作出FL圖象；(2)請根據(jù)你作的圖象得出該彈簧的原長L0________cm，勁度系數(shù)k________N/m；(3)根據(jù)該同學的實驗情況，請你幫助他設(shè)計一個記錄實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)的表格(不必填寫實驗測得的具體數(shù)據(jù))；(4)該同學實驗時，把彈簧水平放置進行測量，與通常將彈簧懸掛進行測量相比較：優(yōu)點是___________________________________缺點是___________________________________,解析(1)用平滑的曲線將各點連接起來，如圖所示(2)由Fk(LL0

13、)知，圖象的橫軸截距表示L0，斜率表示勁度系數(shù)，由圖象可知橫軸截距為L05cm.斜率為勁度系數(shù)k20N/m.,(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表所示.(4)水平放置彈簧時，彈簧的形變量與彈簧自重無關(guān)，只與鉤碼的重力有關(guān)，這是它的優(yōu)點，但這種情況彈簧與桌面及繩子與滑輪間的摩擦力對實驗效果的影響較大，造成實驗誤差，這是缺點答案(1)見解析(2)520(3)見解析(4)避免彈簧自身所受的重力對實驗的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實驗誤差,問題感悟(1)根據(jù)所給實驗數(shù)據(jù)描點，然后作出平滑曲線(或直線)，注意所畫的線不一定過所有點，原則是應盡量使各點較均勻地分布在曲線(或直線)的兩側(cè)，描點時要符合客觀實際，“曲”、“直”分明(2)理解坐標的物理含義：L為掛不同砝碼時彈簧的長度而不是形變量(3)曲線的彎曲部分表示彈力超過了彈簧的彈性限度,二、實驗器材的創(chuàng)新利用計算機及傳感器技術(shù)，將彈簧水平放置，且一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，如圖實7甲所示，對彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時，電腦上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖象，分析圖象(如圖實7乙所示)得出結(jié)論,