高中物理实验探究弹力和弹簧伸长的关系

实验2探究弹力和弹簧伸长的关系

实验目的1．探究弹力与弹簧伸长的定量关系．

2．学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法．

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，沿着弹簧的方向拉弹簧，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钩码的重力相等．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了，即寻求F=kx的关系．

实验器

材

弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸．

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的长度l

0，即原长．

2．如下图所示，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．改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．

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．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线．

5．尝试写出曲线的函数式，并解释式中常数的物理意义．

原理简图

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疏，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，以免增大误差．

(4)描点画线时，所画曲线不一定经过每一个点，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，

在探究弹力F与弹簧伸长x的关系时，得到几组数据，既可以由所测数据找出F 与x的对应关系，又可以作出F-x图象，从图象上看出F与x的关系．图象法很容易消除实验测量中的偶然误差．

1.某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指

的标尺刻度，所得数据列表如下：（重力加速度g取s2）

(1)根据所测数据，在坐标纸上作弹簧指针所指的标尺刻度z与砝码质量m的关系曲线．

(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为N/m

2.一个实验小组存“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( )

A．a的原长比b的长

B．a的劲度系数比b的大

C．a的劲度系数比b的小

D．测得的弹力与弹簧的长度成正比

3.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数A．做法是先将待

测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将分度值是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。

当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L o；

弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；

弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；

……挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7．

(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是

和_ ___．

测量记录表：

(2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据图将这两个测量值填入记录表中．

(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了

三个差值：d1=L1-L0=,d2=L5-L1=,d3=L6-L2=请你给出第四个差值：d4= = cm

(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量△L, △L用d1、d2、d3、d4表示的式子为：△L =.代人数据解得△L =

cm.

(5)计算弹簧的劲度系数k= N/m.(g取m/s2)

４.下表是某同学为“探究弹力和弹簧伸长的关系”所测的几组数据，

(1)请你在坐标纸上作出F-x图线，

(2)写出曲线所代表的函数式．

(3)解释函数表达式中常量的物理意义。

(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，

５. 在“探究弹簧弹力大小与伸长量的关系”的实验中，甲、乙两位同学选用不同的橡皮绳代替弹簧．为测量橡皮绳的劲度系数，他们在橡皮绳下端依次逐个挂上钩码（每个钩码的质量均为m=，取g=10 m/s2），并记录绳下端的坐标X

加i

。，然后逐个拿下钩码，

同样记录绳下端的坐标X

减i ，，绳下端坐标的平均值Xi=(X

加i

+X

减i

)/2的数据如下表：（下

标i表示挂在绳下端钩码个数）

(1)同一橡皮绳的X加i X减i（填“大于”或“小于”）；

(2) 同学的数据更符合实验要求（填“甲”或“乙”）；

(3)选择一组数据用作图法得出该橡皮绳的劲度系数k(N/m)；

(4)为了更好地测量劲度系数，在选用钩码时需考虑的因素有哪些？

６.用如图所示的装置可以测定弹簧的劲度系数，被测弹簧的一端固定于A点，另一端有细绳绕过定滑轮挂上钩码，旁边附有一竖直刻度尺，当挂两个钩码时绳上一定点P

对应的刻度尺示数如图中ab虚线所示，若再增加一个钩码定点P对应的刻度尺示数如图中cd虚线所示，已知每个钩码的质量均为50g，重力加速度g取N/kg，则被测弹簧的劲度系数为N/m.如果再挂两个钩码，则定点P对应的刻度尺的读数为

m.

No Pain

No Gain

没有付出，就没有收获.