2018高中物理课练7 实验 探究弹力与弹簧伸长的关系 验证力的平行四边形定则
高中物理 第三章 相互作用 实验 探究弹力和弹簧伸长的关系(含解析)
实验：探究弹力和弹簧伸长的一、实验目的1．探究弹力与弹簧伸长的关系。
2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
3．验证胡克定律。
二、实验原理1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。
这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。
3．求弹簧的劲度系数弹簧的弹力F 与其伸长量x 成正比，比例系数k ＝F x，即为弹簧的劲度系数；另外，在F x 图像中，直线的斜率也等于弹簧的劲度系数。
三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。
四、实验步骤1．按下图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l 0。
2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。
3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F 表示弹力，l 表示弹簧的总长度，x ＝l －l 0表示弹簧的伸长量。
五、数据处理1．以弹力F (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图。
连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线，如图所示。
2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F x 图线的斜率求解，k ＝ΔFΔx。
六、误差分析由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未放重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样所作图线往往不过原点。
七、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确。
3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。
专题14 探究弹力和弹簧伸长的关系 验证力的平等四边形定则(解析版)
巅峰冲刺山东省2020年高考物理一轮考点扫描专题14探究弹力和弹簧伸长的关系验证力的平等四边形定则一、【知识精讲】一、弹力与弹簧伸长光学实验流程及注意事项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．二、弹力与弹簧伸长关系实验误差分析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．三．验证力的平行四边形定则实验流程及注意事项1.误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等．2．减小误差的方法(1)结点O①定位O点时要力求准确．②同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变．(2)拉力①用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向．②应尽量使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内．③两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小．(3)作图①在同一次实验中，选定的标度要相同．②严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力．3.注意事项操作不忘“三”“二”“一”用两个弹簧测力计拉橡皮条时的“三记录”(记录两弹簧测力计示数、两细绳方向和结点O的位置)，用一个弹簧测力计拉橡皮条时的“二记录”(记录弹簧测力计示数和细绳方向)及“一注意”(结点O的位置必须在同一位置)等．二、【典例精练】【例1】（2019-2020学年宁夏银川一中高三第二次月考）在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图甲所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．（1）有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出F﹣L图线．（2）由此图线可得出该弹簧的原长L0＝5cm，劲度系数k＝20N/m．（3）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．优点在于：．缺点在于：．【解析】（1）描点作图，F﹣L如图所示如图所示（3）当弹力为零时，弹簧的形变量为零，此时弹簧的长度等于弹簧的原长，因为弹簧的长度L＝5cm，可知弹簧的原长L0＝5cm．根据胡克定律知，k，可知图线的斜率表示劲度系数，则k20N/m，（3）弹簧悬挂弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧水平放置：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差；【答案】（1）如图所示．（2）520（3）避免弹簧自身所受重力对实验的影响弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差【规律总结】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，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．【例2】（2019年辽宁省辽南协作体2018-2019学年高三一模）．如图所示的实验装置可以用来验证力的平行四边形定则,带有滑轮的方木板竖直放置,为了便于调节绳子拉力的方向,滑轮可以安放在木板上的多个位置(1)请把下面的实验步骤补写完整①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码,调整滑轮在木板上的位置,使得系统静止不动②把一张画有等间距同心圆的厚纸紧贴木板放置在绳子与木板之间,使得圆心位于绳子结点O处,有足够多等间距同心圆作为画图助手,这样做为的是方便作出力的图示.你认为本实验有必要测量钩码所受的重力大小吗?答_______(选填“有”或“没有”,不必说明理由)③记录___________________以及________________________。
高考物理必考实验精细精讲探究弹力和弹簧伸长的关系
高考物理必考实验精细精讲探究弹力和弹簧伸长的关系
【实验目的】
1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系。
2．学会用列表法和图象法处理实验数据。
【误差分析】
1．弹簧拉力大小的不稳定会造成误差。
因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，待稳定后再读数可以提高实验的准确度。
2．弹簧长度的测量，是本实验的主要误差来源。
所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度。
【注意事项】
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止。
2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确。
3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差。
4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。
5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
验证力的平行四边形定则
验证力的平行四边形定则作者：李振业来源：《山东青年》2018年第07期摘要：本实验先把钉有白纸的方木板平放在桌面上用图钉把橡皮条的一端固定在A点，另一端栓上两个细绳套，然后用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，与木板平面平行地互成角度地拉橡皮条到某一位置O，用铅笔描下O的位置及细绳的方向，并记录下弹簧秤的度数。
利用平行四边形法则计算出合力F′，并利用弹簧秤直接测出弹簧秤合力F，比较F与F′的方向和大小，验证力的平行四边形定则。
该实验可能会出现较大的实验误差，本文对误差产生的原因也进行了分析。
关键词：力的平行四边形定则；弹簧测力计1.前言在大多数实际问题里，物体不只受到一个力，而是同时受到几个力。
如果一个力的作用效果与几个力共同的作用效果相同，则这一个力就叫做这几个力的合力。
力的合成作为物理学学习中必不可少的方法之一，在力学里发挥着至关重要的作用。
在掌握力的合成的方法基础上，可以通过数学计算及推导求出合力的大小及方向，从而在实际生活中对其进行更好的应用。
平行四边形定则实验应用于物理学，是基本测量工具和测量数据。
通过平行四边形定则可以很清楚的计算力的大小，为将来计算力打下来基础。
本实验（如图1）先把钉有白纸的方木板平放在桌面上用图钉把橡皮条的一端固定在A点，另一端绑上两个细绳套，然后用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，与木板平面平行地互成角度地拉橡皮条到某一位置O，用铅笔描下O的位置及细绳的方向，并记录下弹簧秤的度数。
利用平行四边形法则计算出合力F′，并利用弹簧秤直接测出弹簧秤合力F，比较F与F′的方向和大小，验证力的平行四边形定则。
2.实验仪器与步骤2.1 实验仪器橡皮条、细绳套（2个）、方木板、图钉（若干）、白纸、弹簧测力计（2个），三角板。
2.2 实验步骤（1）把橡皮条的一端固定在板上的A点。
（2）用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使节点伸长到O点。
该实验需要注意橡皮条、细绳、测力计应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面磨擦。
验证平行四边形探究弹簧弹力与伸长的关系
【学习目标】1、学会用弹簧测力计和细线测出力的大小与方向．2、运用力的图示法探究互成角度的两个共点力合成时遵循平行四边形定则．3、学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律。
【知识要点】实验一 验证力的平行四边形定则 一、实验目的验证力的平行四边形定则． 二、实验原理一个力F ′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，所以力F ′就是这两个力F1和F2的合力．作出力F ′的图示，再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F 的图示，比较F 和F ′的大小和方向是否都相同，若相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则． 三、实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)，细芯铅笔． 四、实验步骤1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上．2．用图钉把橡皮条的一端固定在A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． 3. 用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O ，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O 点的位置及此时两细绳套的方向．4．只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O ，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．5．改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验． 五、数据处理1．用铅笔和刻度尺从结点O 沿两细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O 点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F 的图示．2．用刻度尺从O 点按同样的标度沿记录的方向作出只用一只弹簧测力计时的拉力F ′的图示． 3．比较F 与F ′是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则． 六、误差分析 1．读数误差减小读数误差的方法：选择相同的弹簧测力计并调整好零刻度；弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大些，读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录． 2．作图误差减小作图误差的方法：作图时要画准结点O 的位置和两个测力计的方向．两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形定则作出的合力F 的误差ΔF 就越大，所以实验时不要把F1、F2间的夹角取得太大；作图比例要恰当． 七、注意事项1．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O 位置一定要相同．2．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～90°之间为宜．3．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳和弹簧测力计的限位孔之间有摩擦．读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．4．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O 点连接，即可确定力的方向．5．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．【例1】某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A 挂于固定点P ，下端 用细线挂一重物M.弹簧测力计B 的一端用细线系于O 点，手持另一端向左拉，使结点O 静止在某位置．分别读出弹簧测力计A 和B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O 点的位置和拉线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ，图中A 的示数为________N. (2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母) A ．应测量重物M 所受的重力命制：赵德江 校对：张存涛 审核：郝树凯第二章 第四节实验：验证平行四边形定则 探究弹簧弹力与伸长的关系（第1课时，共 1 课时）B ．弹簧测力计应在使用前校零C ．拉线方向应与木板平面平行D ．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O 点静止在同一位置(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A 的指针稍稍超出量程，请提出两个解决办法．【例2】如图所示，某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A 、B 上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为O ，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．(1)为完成该实验，下述操作中必需的是________． a ．测量细绳的长度 b ．测量橡皮筋的原长 c ．测量悬挂重物后橡皮筋的长度 d ．记录悬挂重物后结点O 的位置(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是________________________________． 【例3】．[2014·江苏卷] 小明通过实验验证力的平行四边形定则． (1)实验记录纸如题11-1图所示，O 点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝3.30 N 、F2＝3.85 N 和F3＝4.25N ．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．(题11-1图) (题11-2图) (题11-3图)(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如题11-2图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O 点，下端N 挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N ，在白纸上记录下N 的轨迹．重复上述过程，再次记录下N 的轨迹．两次实验记录的轨迹如题11-3图所示．过O 点作一条直线与轨迹交于a 、b 两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a 和b 时所受拉力Fa 、Fb 的大小关系为______．(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有________(填写选项前的字母)． A ．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B ．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C ．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D ．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．【知识归纳】实验二 探究弹力和弹簧伸长量的关系 一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长量的关系．2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律． 二、实验原理1．如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x ，建立直角坐标系，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j 来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸长量间的关系．三、实验器材铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线． 四、实验步骤1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长．2．如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中．3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5.五、数据处理1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线．2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 六、误差分析1．本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定造成的，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，所以，应尽量精确地测量弹簧的长度． 3．在F －x 图象上描点、作图不准确． 七、注意事项1．每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等．2．弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度．3．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 三者之间的不同，明确三者之间的关系．4．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小． 5．描线的原则是，尽量使各点落在描出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．6．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．【例4】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。
专题12 实验：探究弹力与弹簧伸长之间的关系 验证力的平行四边形定则- 高一物理(必修)(原卷)
一、非选择题1．【江苏省清江中学2016-2017学年高一12月月考】在“探究力的平行四边形定则”的实验中，两只弹簧测力计拉力F1（4个格长）和F2已于图中作出了他们的图示，O点是橡皮条的一个端点，图中每格长度代表1N.（1）用作图法作出合力F的图示;（2）合力方向与F1的夹角为;（3）保持O点位置不变，F1方向也不变，让F1、F2夹角由900逐渐增大，则F1大小（填“增大”或“减小”）2．【黑龙江省哈尔滨市第六中学2016-2017学年高一12月月考】用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．（1）本实验中“等效代替”的含义是________A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代（2）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．3．【吉林省四平市实验中学2016-2017学年高一上学期第二次月考】在“探究力的平行四边形定则”的实验中，用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳另一端系着绳套B、C（用来连接弹簧测力计）．其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳．（1）在实验中，如果只将细绳换成橡皮筋，其他步骤没有改变，那么实验结果（选填“会”或“不会”）发生变化．（2）本实验采用的科学方法是A．理想实验法 B．控制变量法C．等效替代法 D．建立物理模型法（3）如乙图所示，为两弹簧秤拉力合力的实验值（填F或F′）．4．【福建省师大附中2016-2017学年高一上学期期中考试】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，（1）要使每次合力与分力产生的效果相同，只要_____A．每次记准细绳的方向B．每次橡皮条伸长的长度相同C．每次把橡皮条拉直D．每次将橡皮条拉到同样的位置（2）某次实验中，弹簧秤的指针位置如右图所示，其读数为_______N。
实验探究弹簧的弹力与伸长量的关系验证平行四边形讲课文档
4.用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时,夹角不宜太
大也不宜太小,在60°~120°之间为宜。
5. 要防止弹簧测力计或橡皮条与纸面有摩擦；弹簧轴线、橡皮
条、细绳套应该位于与纸面平行的同一平面内。
6.在同一实验中, 标度要相同,并且要恰当选定标度,使力的图示
稍大一些。
现在十四页，总共二十页。
评：
2.偶然误差:
产生原因 弹簧拉力大小 的不稳定 弹簧长度测量 不准 描点、作图不 准
减小方法 弹簧一端固定,另一端通过悬挂钩码来充当对 弹簧的拉力,待稳定后再读数
固定刻度尺,多测几次
坐标轴的标度尽量大一些,描点时让尽可能多 的点落在线上,其余点均匀分布于线的两侧
现在十二页，总共二十页。
评(9min):聆听一缕思索，变化千种深思
弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸、重垂线
现在三页，总共二十页。
•导思(9min):抓住课本、抓住基础、基础决定成败。
1.阅读课本56页胡克定律实验，总结该实验的实验器 材，步骤，数据处理的方法及误差来源
2.阅读课本62页实验，总结该实验的实验器材，步骤，
数据处理的方法及误差来源
现在四页，总共二十页。
实验探究弹簧的弹力与伸长量的关系验证平行四边形
现在一页，总共二十页。
•将来的你一定会感谢今天拼命的你！
2.9 实验：探究胡克定律
验证平行四边形法则
现在二页，总共二十页。
•导
一、实验目的
1.探究弹力和弹簧伸长的定量关系。
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.弹力(F)等于悬挂钩码的重力（二力平衡）。 2.弹簧伸长量(x)等于弹簧的现长(l)减去原长(l0)。 3.多测几组,找出F与x的关系。 三四、、实实验验器步材骤
高中物理实验探究弹力和弹簧伸长的关系实验报告及实验专题强化训练
高中物理实验探究弹力和弹簧伸长的关系实验报告及实验专题强化训练【实验报告】一、实验目的1．探究弹力和弹簧伸长的定量关系（验证定律）。
2．学会利用图像研究两个物理量之间的关系的方法。
二、实验原理1．如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧的弹力与所挂钩码的重力。
2．用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x。
3．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，就可探究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系。
三、实验器材轻质弹簧（一根）、钩码（一盒）、、铁架台、铅笔、重锤线、、三角板。
四、实验步骤1．如图所示，将铁架台放于桌面上固定好，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺（最小分度为1mm）固定于铁架台上，并用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L0，即弹簧的原长。
3．在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1。
4．利用上面的方法，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L2、L3、L4……并将所得的数据记录在表格中。
5．用x n=L n-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量x，并根据当地的重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个重力就等于的大小，将所得的数据记录在表格中。
五、数据处理1．以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，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，得到弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义。
六、误差分析1．系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成的系统误差。
2．偶然误差：（1）弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据。
（2）作图时的不规范造成的偶然误差，为了减小这种误差，画图要用铅笔作图，所描各点尽量放在一条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线的两侧。
08-实验：研究弹簧弹力与验证平行四边形定则
实验：弹簧弹力的研究验证平行四边形定则【知识概述】一．探究弹力与弹簧伸长量的关系1．实验目的：①探究弹力和弹簧______之间的关系；②学会利用图象法处理实验数据。
2．实验原理：⑴如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力__________。
⑵弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由____________________________________________________进行计算。
这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。
3．实验器材：铁架台、弹簧、__________、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔.4．实验步骤：⑴将弹簧的一端挂在铁架台上，让其______下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即________。
⑵如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，量出此时弹簧的_____l1，记录m1和l1，填入自己设计的表格中。
⑶改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l、l、l、l，并得出每次弹簧的伸长量x、x、x、x、x。
5．数据处理：⑴以弹力F（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用_____法作图，连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
⑵以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数。
首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。
⑶得出弹力和弹簧伸长之间的_______关系，解释函数表达式中常数的物理意义。
6．误差分析：⑴弹簧拉力大小的_______会造成误差。
因此，使弹簧的悬挂端________，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的________，待稳定后再读数可以提高实验的准确度。
⑵尽量精确地测量弹簧的长度，也是减小实验误差的基本方法。
⑶描点、作图不准确。
7．注意事项：⑴所挂钩码不要________，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，适可而止。
实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系 Word版含解析
第5节实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系验证力的平行四边形定则一、探究弹力和弹簧伸长量的关系1．实验目的知道弹力与弹簧伸长量的定量关系，学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据．2．实验原理弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿弹簧轴线的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是__相等的__，用悬挂法测量弹簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的砝码的重力__相等__．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由__拉长后的长度减去弹簧原来的长度__进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系．3．实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、__坐标纸__．4．实验步骤(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧__自然伸长状态时的长度L0__，即原长．(2)如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量__弹簧的总长__并计算__钩码的重力__，填写在记录表格里.(3)(4)以弹力F(大小等于__所挂钩码的重力__)为纵坐标，以__弹簧的伸长量x__为横坐标，用描点法作图．根据点的分布情况和走向，作出一条直线，让尽可能多的点在这条直线上，其他点均匀分布在直线两旁，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．(5)以__弹簧的伸长量__为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数．(6)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．二、验证力的平行四边形定则1．实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．2．实验原理等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，就是__让同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点__，所以这一个力F′就是两个力F1和F2的合力，作出F′的图示，再根据__平行四边形定则__作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否都相同．3．实验器材方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，__橡皮条(一条)__，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)．4．实验步骤(1)用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上．(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套．(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录__两弹簧测力计的读数__，用铅笔描下__O点的位置__及此时两__细绳的方向__．(4)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以__F1和F2为邻边__用刻度尺作平行四边形，过__O点__画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．(5)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下__弹簧测力计的读数__和__细绳的方向__，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示．(6)比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同．(7)改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次．“验证力的平行四边形定则”实验注意事项：1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中读数相同，则可选；若读数不同应调整或另换，直至相同为止．2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时的结点O位置一定要相同．3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜．4．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦．读数时眼睛要正视弹簧测力计的刻度，在合力不超过量程及橡皮条弹性限度的前提下，拉力的数值尽量大些．5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向．6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些．)【变式1】在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是() A．弹簧被拉伸时，能超出它的弹性限度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[解析] 弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A错误．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读数，故B正确．弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C错误．拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不一定相同，故D错误．故选B.[答案] B【变式2】验证“力的平行四边形定则”，如图所示，实验步骤如下：①用两个相同的弹簧测力计互成角度拉细绳套，使橡皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，记为O1；②记录两个弹簧测力计的拉力F1和F2的大小和方向；③只用一个弹簧测力计，将结点仍拉到位置O1，记录弹簧测力计的拉力F3的大小和方向；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；⑥比较F3和F的一致程度．(1)下列说法中正确的是________．A．应使橡皮条与两绳夹角的平分线在同一直线上B．为了便于计算合力大小，两绳间夹角应取30°、45°、90°等特殊角度C．系在橡皮条末端的两绳要一样长D．同时改变两个弹簧测力计拉力的大小和方向，结点可能保持在位置O1(2)改变F1、F2，重复步骤①至⑥进行第二次实验，记下结点位置O2，位置O2________(选填“必须”或“不必”)与位置O1相同．[解析] (1)F1、F2方向间夹角大小适当即可，不一定要橡皮条和两绳套夹角的角平分线在一条直线上，故A错误；两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，两绳间夹角不一定要取30°、45°、90°等特殊角度，故B错误；细线的作用是能显示出力的方向，所以不必等长，故C错误；同时改变两个弹簧测力计的拉力，结点可能保持在位置O1，故D正确．(2)重复实验时，O2不必与O1位置相同．[答案] (1)D(2)不必数据处理、误差分析3某学习小组探究弹簧的伸长与形变的关系，在操作的同时记录数据，其步骤如下：(1)测出钩码的质量为m0.把弹簧平放在水平桌面上，测出弹簧的原长l0.(2)将该弹簧悬吊在铁架台上，让弹簧自然下垂，如图甲所示．挂上一个钩码，测出此时弹簧的长度为l1.(3)之后逐渐增加钩码的个数，并测出弹簧对应的长度分别为l2、l3…….(4)撤去实验装置，将以上过程中记录的数据汇总，并作出钩码质量m与伸长量x的关系图如图乙所示．已知m ＝im 0，x ＝l i －l 0，其中i 是钩码个数，重力加速度为g.请根据以上操作、记录和图象回答以下问题：①m －x 图象的横截距为1.00 cm ，你认为产生的原因是________(填字母代号)．A ．数据计算错误B ．水平放置弹簧测量原长C ．选择的弹簧是损坏的D ．选择的弹簧是轻弹簧②m －x 图线在伸长量x ＞5.00 cm 之后变弯曲，说明了________(填字母代号)．A ．此弹簧已被损坏B ．悬挂钩码过多C ．钩码下端触地D ．添加钩码后，钩码在竖直方向振动，且选择钩码到最高点读数l i③从图乙上看，该弹簧水平放置使用时的弹性限度________(填“大于”“等于”或“小于”)5m 0g.④已知钩码的质量m 0＝0.2 kg ，重力加速度g ＝9.8 m /s 2，利用图乙求弹簧的劲度系数k ＝________ N /m .[解析] ①m －x 图象的横截距为1.00 cm ，产生的原因是测量弹簧原长时是水平放置的，应该让弹簧竖直放置测量原长，故选B .②m －x 图线在伸长量x ＞5.00 cm 之后变弯曲，说明了弹簧已被损坏，或者是悬挂钩码过多，弹簧超出了弹性限度，故选AB .③从图乙上看，该弹簧水平放置使用时，当弹力大于5m 0g 时图象发生了弯曲，可知弹簧的弹性限度等于5m 0g.④利用图乙求得弹簧的劲度系数k ＝5m 0g Δl ＝5×0.2×9.8（5－1）×10－2N /m ＝245 N /m . [答案] ①B ②AB ③等于 ④245“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验注意事项：1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸而超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点的间距尽可能大，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以免增大误差．4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧．5．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．)4小明通过实验“验证力的平行四边形定则”．(1)实验记录纸如图甲所示，O点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力F3的方向过P3点．三个力的大小分别为：F1＝3.30 N、F2＝3.85 N和F3＝4.25 N．请根据图中给出的标度作图求出F1和F2的合力．(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果．他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响．实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O 点，下端N挂一重物．用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹．重复上述过程，再次记录下N的轨迹．乙丙两次实验记录的轨迹如图丙所示．过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受水平力F a、F b的大小关系为________．(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有________．(填写选项前的字母)A．橡皮筋的长度与受到的拉力成正比B．两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长C．两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大D．两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项．________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________[解析] 根据力的合成法则及平衡条件解题．(1)作出的图示如图所示．(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋弹力T的方向相同，故水平拉力F大小相等，即F a＝F b.(3)根据题图丙可知，选项B 、D 正确，选项A 、C 错误．(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差．[答案] (1)如图所示(F 合＝4.60～4.90 N 都算对)(2)F a ＝F b (3)BD(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹性好的弹簧)【变式3】 在做“探究弹簧弹力与弹簧形变的关系”实验时：(1)甲同学将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端施加竖直向下的外力F ，通过实验得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系，此操作对实验结果产生影响的原因是__________________．(2)乙同学按正确操作步骤进行实验，但未测量弹簧原长和形变量，而是每次测出弹簧的总长度L ，并作出外力F 与弹簧总长度L 的关系图线如图a 所示，由图可知，该弹簧的原长为________cm ；该弹簧的劲度系数为________N /m .(3)丙同学通过实验得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系图线如图b 所示，造成图线后来弯曲的原因是____________________________________．[解析] (1)由于弹簧自身重力的影响，弹簧竖直悬挂时，弹簧在没有外力的情况下已经伸长了一段距离，故作出的F －x 图象不过坐标原点；(2)由图线和坐标轴交点的横坐标表示弹簧的原长可知弹簧的原长为10 cm ；当拉力为10 N 时，弹簧的形变量为x ＝(30－10) cm ＝20 cm ＝0.2 m ，由胡克定律F ＝kx 得：k ＝F x ＝100.2＝50 N /m ；(3)丙图，当弹力达到一定范围时，出现拉力与形变量不成正比，说明弹力超出最大限度．[答案] (1)弹簧自身有重量(2)1050(3)外力已超过弹性限度【变式4】用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如下图甲所示，其中A 为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙是白纸上根据实验结果画出的图．(1)本实验中“等效代替”的含义是________．A．橡皮筋可以用细绳替代B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代(2)图乙中的F与F′两力中，方向一定沿着AO方向的是________，图中________是F1、F2合力的理论值，______是合力的实验值．(3)(多选)完成该实验的下列措施中，能够减小实验误差的是________．A．拉橡皮筋的绳细一些且长一些B．拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行C．拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些D．使拉力F1和F2的夹角很小[解析] (1)该实验采用了“等效法”，即用两个弹簧秤拉橡皮筋的效果和用一个弹簧秤拉橡皮筋的效果是相同的，即要求橡皮筋的形变量相同，故ABC错误，D正确．(2)F是通过作图的方法得到的合力的理论值，在平行四边形的对角线上，而F′是通过一个弹簧称沿AO方向拉橡皮条，使橡皮条伸长到O点，使得一个弹簧称的拉力与两个弹簧称的拉力效果相同，测量出的合力，因此其方向沿着AO方向．(3)为减小实验误差，拉橡皮筋的绳细一些且长一些，故A正确；为减小实验误差，拉橡皮筋时，弹簧秤、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行，故B正确；拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，故C正确；使拉力F1和F2的夹角适当大些，故D 错误．[答案] (1)D (2)F′ F F′ (3)ABC实验的改进与创新5 如图所示为某物理兴趣小组测定弹簧劲度系数的实验装置．弹簧下端固定在水平桌面上，上端连接一托盘P ，在托盘P 下方和桌面上方同一竖直线上安装有光电测距仪A 和B ，通过数据线可以将二者间的距离信息输入到电脑，距离测量精度可达到0.1 mm .实验时，小组同学将6个规格为m ＝50 g 的砝码逐个放在托盘P 上，每加放一个砝码待系统静止后均打开光电测距电路开关进行测距，测距结果直接输入电脑，测距完成关闭测距开关，然后将对应的托盘上放置砝码的数目信息输入电脑，形成一组测量数据．实验过程中弹簧始终保持竖直且在弹性限度内．实验完成后小组同学在电脑上对坐标轴和坐标轴所表示物理量的单位进行了设置，纵轴表示托盘P 上砝码的总重力F 与单个砝码重力mg 的比值；横轴表示A 、B 间的距离h ，单位设置为 cm .设置完成后，电脑系统根据实验数据自动拟合出F mg－h 图象如图所示，已知当地的重力加速度为9.8 m /s 2.(1)根据图象可求出弹簧的劲度系数k ＝__________ N /m .(结果保留一位小数)(2)输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力，这一疏漏对测量结果__________(选填“有影响”或“无影响”)．(3)针对实验小组在电脑上的设置操作，请你提出一条提高测量精度的改进建议：____________________________________________________________．[审题指导] 根据弹簧弹力和形变量的正比例关系，可知，砝码盘的质量遗漏对实验结果无影响，根据图象的函数关系，得到图象的斜率为－k mg，利用图象可计算出劲度系数k.横轴若改为mm ，在数据处理时会提高计算的准确度．[解析] (1)由图象可知，托盘上无砝码时，弹簧的长度为0.28 m ，每次添加砝码后系统静止，由平衡关系可得，托盘上砝码总重力F ＝k(0.28－h)，即n ＝F mg ＝k mg(0.28－h)，故该图象的斜率为－k mg ，即0－6.50.28＝－k mg，解得劲度系数k ≈11.4 N /m ； (2)输入电脑的数据没有托盘和弹簧的重力，这一疏漏对测量无影响，因为弹簧的形变和受力成正比，满足k ＝ΔFΔx .(3)为了提高实验的精度，可将轴h 的单位设置成mm ，提高h 的显示精度．[答案] (1)11.4 N /m (2)无影响 (3)将横轴h 的单位设置成mm6 某小组为了验证力的平行四边形定则，设计了如图甲所示的实验：在一个半圆形刻度盘上安装两个可以沿盘边缘移动的拉力传感器A 、B ，两传感器的挂钩分别系着轻绳，轻绳的另一端系在一起，形成结点O ，并使结点O 位于半圆形刻度盘的圆心．在O 点挂上重G ＝2.00 N 的钩码，记录两传感器A 、B 的示数F 1、F 2及轻绳与竖直方向的夹角θ1、θ2，用力的图示法即可验证力的平行四边形定则．(1)当F 1＝1.00 N 、F 2＝1.50 N ，θ1＝45°、θ2＝30°时，请在图乙中用力的图示法作图，画出两绳拉力的合力F ，并求出合力F ＝________N ．(结果保留三位有效数字)(2)该组同学在实验中，将传感器A 固定在某位置后，再将传感器B 从竖直位置的P 点缓慢顺时针旋转，得到了一系列B 传感器的示数F 2和对应的角度θ2，作出了如图丙所示的F 2－θ2图象，由图丙可知A 传感器所处位置的角度θ1＝________．[解析] (1)先画出力的标度，根据题中所给的数据，利用平行四边形定则画出力的图示并求合力F ＝2.01 N .(2)由题图丙可知，当θ2＝π3和0时，F 2的读数都为2.0 N ，根据平行四边形定则，画出如图所示的三角形，由图中几何关系，可得θ1＝π3.[答案] (1)如图所示 2.01(1.97～2.05) (2)π3【变式5】 某实验小组进行测量动摩擦因数大小实验．(1)实验时，小明同学先在竖直方向上对弹簧测力计调零，然后用弹簧测力计拉着物体沿水平方向做匀速直线运动，那么弹簧测力计的示数与物体所受摩擦力相比________(选填“偏大”或“偏小”)．(2)弹簧测力计正确调零后，小明同学设计了如图所示两种实验方案，来测量物体A 与长木板B 之间的滑动摩擦力大小．方案1：如图甲所示，把长木板B 固定在水平面上，匀速拉动物体A ；方案2：如图乙所示，把长木板B 放在水平面上，拉动长木板B.以上两种实验方案，你认为方案________更为合理；这是因为____________________________________．(3)小王同学利用合理的实验装置进行实验．在物体A 上放橡皮泥，准确测得物体A 和橡皮泥的总重量G ，实验中待弹簧测力计指针稳定后，将其读数记作F.改变物体A 上橡皮泥重量，重复多次，得到实验数据如表格所示：②由图线可以测得物体A 与长木板B 之间的动摩擦因数μ＝________．[解析] (1)因为弹簧自身重力的作用，所以当在竖直方向上对弹簧测力计调零后，再在水平方向上测拉力的大小，指针的位置会有一定的回缩，至使所测出的摩擦力小于实际摩擦力的大小．(2)由图示实验可知，方案1中用弹簧测力计拉动A，需要控制A做匀速直线运动，难于控制A做匀速直线运动，另一方面弹簧测力计是运动的，难于准确读数；方案2中拉动物体B，不需要控制物体B做匀速直线运动，且弹簧测力计静止，便于弹簧测力计读数；因此2方案更合理．(3)①根据表格中的数据在坐标纸上作出F－G图线．如图所示：②由题意可知，稳定时，弹簧秤的示数F等于滑块与木板间的滑动摩擦力f，根据图线的斜率等于滑块与木板间的动摩擦因数得：μ＝fF N ＝FG＝0.90－03.00－0＝0.3.[答案] (1)偏小(2)2摩擦力的测量更加方便、准确(3)①见解析图②0.30【变式6】如图所示的实验装置可以用来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的方木板竖直放置，为了便于调节绳子拉力的方向，滑轮可以安放在木板上的多个位置．(1)请把下面的实验步骤补写完整．①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码，调整滑轮在木板上的位置，使得系统静止不动．②把一张画有等间距同心圆的厚纸紧贴木板放置在绳子与木板之间，使得圆心位于绳子结点O 处，有足够多等间距同心圆作为画图助手，这样做为的是方便作出力的图示．你认为本实验有必要测量钩码所受的重力大小吗？答________(选填“有”或“没有”，不必说明理由)．③记录____________________以及__________________________．④三段绳子上的拉力F A 、F B 、F C 才可用钩码数量来表示，根据记录的数据作出力的图示F A 、F B 、F C .⑤以F A 、F B 为邻边，画出平行四边形，如果平行边形的对角线所表示的力与________(选填“F A ”“F B ”或“F C ”)近似相等，则在实验误差允许的范围内验证了力的平行四边形定则．(2)在图中A 、B 、C 三段绳子上分别悬挂了5、4、5个钩码而静止不动，图中OA 、OB 两段绳子与竖直方向的夹角分别为α、β，如果本实验是成功的，那么sin αsin β应接近于__________．[解析] (1)②实验中钩码都是相同的，一个钩码受到的重力为一个单位力，只要计钩码的个数即可，故没有必要测量钩码的重力；③该实验采用等效法，需要记录三段绳子上挂的钩码数，以及三段绳子的方向；⑤以F A 、F B 为邻边，画出平行四边形，如果F A 、F B 所夹的对角线与F C ，近似共线等长，说明F A 、F B 所夹的对角线表示的力即为F A 、F B 的合力，即验证了力的平行四边形定则．(2)作图几个力的关系如图所示：根据正弦定理有：F B sin α＝F A sin β，且F A ＝5mg ，F B ＝4mg ，解得：sin αsin β＝F B F A ＝45. [答案] (1)②没有 ③三段绳子悬挂的钩码个数 三段绳子的方向 ⑤F C (2)45。
2018年高考物理考点一遍过专题07实验：探究弹力和弹簧伸长的关系(含解析)
专题07 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、基本实验要求1．实验原理弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。
2．实验器材铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。
3．实验步骤（1）安装实验仪器（见实验原理图）（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作记录，要尽可能多测几组数据。
（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。
（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
（5）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。
二、规律方法总结1．实验数据处理方法（1）列表法将测得的F、x填入设计好的表格之中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差范围内是相等的。
（2）图象法以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线，是一条过坐标原点的直线。
（3）函数法弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系。
2．注意事项（1）不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度。
（2）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。
（3）观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。
（4）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。
3．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。
4．用图象法处理实验数据图象法是一种重要的实验数据处理方法。
图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点。
当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。
高三物理一轮复习学案(12)-《验证力的平行四边形定则》和《探究弹力和弹簧伸长的关系》
2019级高三物理一轮复习学案（12）《验证力的平行四边形定则》和《探究弹力和弹簧伸长的关系》（一）《验证力的平行四边形定则》（课前案）实验目的：验证平行四边形定则实验器材：①方木板一块②弹簧秤两个③细绳两段④橡皮条一段⑤白纸⑥铅笔⑦刻度尺⑧三角板⑨图钉实验原理：用弹簧秤测力作矢量图验证力的平行四边形定则。
实验步骤：1．把橡皮条的一端固定在板上的A点。
2．用两条细绳结在橡皮条的另一端，通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长到O点（如图）〖点拨〗橡皮条、细绳、弹簧秤应在内，测力计的挂钩应避免与纸面摩擦。
3．用铅笔记下，画下两条细绳的方向，并记下两个弹簧秤的读数。
〖点拨〗拉橡皮条的细线要长些，标记每条细线方向的方法是使视线通过细线垂直于纸面，在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量些。
4．在纸上按比例作出两个力F1、F2的图示，用求出合力F。
〖点拨〗作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方法作出平行四边形，图旁要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。
5．只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条上的结点拉到，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，按同样的比例作出这个力F′的图示，比较F′与用平行四边形定则求得的合力F，比较合力大小是否相等，方向是否相同。
6．改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。
《验证力的平行四边形定则》（课中案）例1．在做实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中正确的是（）A．同一次实验过程中，O点位置不许变动B．实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度C．实验中，先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧秤之间夹角应取90°，以便于算出合力大小E．两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些F．拉橡皮条的绳要细,而且要稍长一些例2.（2012浙江）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤。
2018版 第4章 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、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＝.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、实验步骤1．如图1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．图12．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＝、F2＝2、F3＝3……将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内．1.图像法：以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．可以发现F-x图线是一条过原点的直线．2．函数法：弹力F与弹簧的伸长量x应满足函数F＝的关系．三、误差分析四、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度．2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量．4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．5．尽量选用轻质弹簧以便能忽略自身重力的影响.实验探究1实验器材和步骤某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．图2①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 ；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为；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Δl与弹力F的关系图线，图线的段明显偏离直线，造成这种现象的主要原因是.【解析】①弹簧伸长后的总长度为14.66 ，则伸长量Δl＝14.66 －7.73 ＝6.93 .②逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧．③段明显偏离，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的．【答案】①6.93②A③弹簧受到的拉力超过了其弹性限度实验探究2实验数据的处理某同学在探究弹力与弹簧伸长的关系时，设计了如图3甲所示的实验装置．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，然后在弹簧下端依次挂1、2、3、4、5个钩码，待静止时，测出弹簧相应的总长度．每只钩码的质量都是10 g．实验数据如下表所示．(弹力始终未超出弹簧的弹性限度，g取10 )甲乙图3(1)试根据这些实验数据，在图乙所示的坐标纸上作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度l之间的函数关系图象．(2)图象在l轴上的截距的物理意义是．该弹簧的劲度系数k＝.【导学号：21862022】【解析】(1)根据实验数据描点、连线，所得F-l图象如图所示．(2)图象在l轴上的截距表示弹簧原长．由图象可知，弹簧的劲度系数应等于直线的斜率，即k＝＝20 .【答案】(1)见解析图(2)表示弹簧原长20实验探究3创新实验设计某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系．实验装置如图4所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度．设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 的砝码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 .图4(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图5给出的坐标纸上画出-n图象．图5(3)图5中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k＝；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k＝.【解析】(1)根据胡克定律有＝k(x－x0)，解得k＝＝≈81.7 ，≈0.012 2 .(2)－n图象如图所示(3)根据图象可知，k与n的关系表达式为k＝，k与l0的关系表达式为k＝.【答案】(1)81.70.012 2(2)－n图象如图所示(3)。
高考物理一轮复习 考点6 探究弹力和弹簧伸长的关系 验证力的平行四边形则练习
权掇市安稳阳光实验学校考点6 实验：探究弹力和弹簧伸长的关系验证力的平行四边形定则题组一基础与经典题1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上砝码盘，改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下表：根据图象他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。
他的结论错误的原因是：________________________________________。
(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：____________________，该弹簧的劲度系数k＝______ N/m(取g＝10 m/s2，保留三位有效数字)。
(3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________。
(填“偏大”“偏小”或“相同”)答案(1)xm图象的纵坐标不是弹簧的伸长量(2)未加砝码时弹簧的长度25.9 (3)相同解析(1)在他画出的xm图象中，x表示的是弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，故他得出弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系而是一次函数关系的错误结论。
(2)图线的纵截距表示未加砝码时弹簧的长度。
弹簧的劲度系数k＝ΔFΔx＝ΔmgΔx＝1.500.1179－0.0600N/m≈25.9 N/m。
(3)根据公式ΔF＝kΔx计算出的劲度系数，与砝码盘的质量没有关系，故结果相同。
2．甲、乙两个物理兴趣小组，利用如图1所示的装置来探究弹簧的弹力和伸长量之间的关系。
两个小组用同一规格的弹簧分别做实验，得到如图2中甲、乙所示的Fx图线。
(1)甲小组所作图象的横坐标应是________________；乙小组所作图象的横坐标应是__________________。
(2)甲小组得到的图象末端是弯曲的，其原因可能是________________________。
高三物理一轮复习 实验 探究弹力与弹簧伸长量的关系和验证力的平行四边形定则导学案
高三物理一轮复习实验探究弹力与弹簧伸长量的关系和验证力的平行四边形定则导学案二、相互作用（4）探究弹力与弹簧伸长量的关系和验证力的平行四边形定则【导学内容】一、探究弹力与弹簧伸长量的关系实验目的：探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法。
实验原理：弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等。
这样弹力的大小可以通过测定外力而得出（可以用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力）；弹簧的伸长可用直尺测出。
多测几组数据，用列表或作图的方法探索出弹力与弹簧伸长的定量关系。
实验器材：弹簧（不同的多根）、直尺、砝码。
实验步骤：弹簧的弹力用F来表示，弹簧原长（自然长度）用L0来表示，弹簧现长用L来表示，弹簧的伸长用x来表示，则x=L - L0。
1．用直尺测出弹簧的原长L0；2．如图所示，将弹簧一端固定，另一端挂上砝码（钩码），待弹簧平衡后，记录下弹簧的长度及砝码的重量。
然后改变砝码的质量，再读出几组数据；3．将数据记录在表格中：4．根据测量数据画出F—x图象；（以F为纵轴，以x为横轴）5．探索结论：按照F—x图象中各点的分布与走向，尝试做出一条平滑的曲线（包括直线）。
所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试F—x是否为一次函数。
二、验证力的平行四边形定则实验目的：验证力的合成的平行四边形定则。
实验原理：此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的效果（即：使橡皮条在某一方向伸长一定的长度），看其用平行四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允许范围内相等。
实验器材：木板一块、白纸、图钉若干、橡皮条一段、细绳、弹簧秤两个、三角板、刻度尺、量角器。
实验步骤： AO1．用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。
2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两条细绳套结在橡皮条的另一端。
3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课练7 实验探究弹力与弹簧伸长的关系
验证力的平行四边形定则
1.下列是某小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中准备完成的实验步骤．请你帮该小组按操作的先后顺序用字母排列出来：________.
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，作出F—x图线．
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0.
C．依次在弹簧下端挂上1个、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D．将铁架台固定于桌子上，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．
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式．
F．解释函数表达式中常数的物理意义．
2．某同学利用如图(a)所示装置做探究弹簧弹力大小和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F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.
3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”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，钩码重力作为弹力F.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列图象中的( )
4．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图所示．根据图象回答以下问题．
(1)弹簧的原长为________．
(2)弹簧的劲度系数为________．
(3)分析图象，总结出弹簧弹力F与弹簧总长L之间的关系式为________．
5．在“探究求合力的方法”的实验中，
(1)本实验采用的科学方法是( )
A．理想实验法B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
(2)其中的两个步骤是：
①在水平放置的木板上垫一张白纸并固定好，把橡皮条的一端固定在木板
上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两个弹簧测力计的读数F1和F2.
②只用一个弹簧测力计通过细线拉橡皮条，使它的伸长量与用两个弹簧测力计拉时伸长量一样，记下此时弹簧测力计的读数F和细线的方向．以上两步骤均有疏漏，请指出疏漏之处：
在①中是___________________________________________；
在②中是__________________________________________．
(3)在做“互成角度的两个力的合力”的实验中，用M、N两个弹簧测力计拉橡皮条的结点使其位于O处，此时α＋β＝90°，如图所示；然后保持M的读数不变，当α角由图中所示的值减小时，要使结点仍在O处，可采用的办法是( )
A．增大N的读数，减小β角
B．减小N的读数，减小β角
C．减小N的读数，增大β角
D．增大N的读数，增大β角
6．(1)。