实验一 探究弹簧伸长量与弹力的关系讲解

二、误差分析
偶然 误差
产生原因 测弹簧长 度的读数 不准
描点画图 不准
系统 弹簧自重
误差
减小方法
钩码静止 ,眼睛平视
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 选轻质弹簧
典例剖析
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
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.
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(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 1 mm,所 以最小分度为 1 mm. (3)由题图可知,在纵轴每增加 0.01 g 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
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( )
实验一:探究弹簧伸长 量与弹力的关系
栏
实验基础
目
导
航
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.
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 L1 至 L6,数据如下表:
代表
符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值 (cm)
25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范,代表符号
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.
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.
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
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
?60 ? 10?? 10?3 ? 9.8 k= ?12 ? 2?? 10?2 N/m =4.9
N/m,砝码盘的质量
? ? k
m0=
Lx ? L0
=10 g.
g
答案:(1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx (4)4.9 10
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 9.8 m/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.
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/cm
4.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 F x 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 F x 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.
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【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.
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.
实验探究
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