弹簧形变和弹力
第二章 第5节 弹簧的形变及弹力
一弹簧秤沿斜面向上拉滑块，若滑块与斜面间最大静摩擦力为
25N，当弹簧的长度仍为8cm时，弹簧秤的示数可能为 （
A．10N B．20N C．40N D．60N
）
3 ．如图所示，劲度系数为k1的轻质弹簧两端分别与质量为m1、
m2的物块1、2栓接，劲度系数为k2的轻质弹簧上端与物块2栓接，
下端压在桌面上(不栓接)，整个系统处于平衡状态．现施力将物
块1缓慢地竖直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面．在 此过程中，物块2上升的距离是多少?物块1上升的距离是多少?弹簧的形变及弹力源自一、弹簧的特点及形变方式：
①轻即忽略弹簧的质量，从而忽略弹簧的动能、 重力势能，进一步忽略弹簧在运动过程中的动能、 “轻”； 重力势能的转化。只考虑其弹性势能的转化。 1、弹簧的特点; ②由于忽略了弹簧的质量，故弹簧内部的弹力处 处大小相等。且沿弹簧的轴线方向。 ①形变程度较大，不可忽略。 故弹簧上的弹力不可 “软”； 突变。 ②“劲度系数”较小。 弹簧： 2、弹簧的常见形变方式； 只能沿轴线发生拉伸、压缩形变。 3、弹簧弹力的大小； 发生弹性形变的弹簧在弹性限度内，弹力的大小与弹 簧的形变量成正比．即F=kx，其中k为弹簧的劲度系数， 由弹簧的自身性质来决定，与F或x无关， 物理学中把此规律叫胡克定律 。
弹簧秤的结构
1． 如图所示．有两个物体A、B，其重力GA=3N，GB=4N，A
用竖直绳悬挂在天花板上，B放在水平面上．A、B间弹力为2N， 设绳的拉力为F，B对地的压力为FN，则F、FN的数值可能为 （ ）
A．7N和0 B．5N和2N C．1N和6N D．2N和5N
2．如图所示，重80N的物体A放置在倾角为300的粗糙斜面上， 有一根原长为10cm．劲度系数为103N／m的弹簧，其一端固定 在斜面底端，另一端置在滑块A后，弹簧长度缩短为8cm．现用
第三章 2 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变的关系
第2课时实验：探究弹簧弹力与形变的关系[学习目标] 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系。
2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数。
4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题。
一、实验：探究弹簧弹力与形变的关系1．实验器材铁架台，下端带挂钩的弹簧，100 g的钩码若干，刻度尺等。
2．实验原理(1)弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止时弹簧弹力的大小等于钩码所受重力的大小。
(2)弹簧的伸长量x的确定：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，弹簧的伸长量x＝l－l0。
(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。
3．实验步骤(1)如图甲所示，将弹簧挂置于铁架台的横杆上，测出弹簧的原长(自然长度)l0。
(2)如图乙所示，在弹簧下端依次挂上1个、2个……相同的钩码，分别测出弹簧静止时的长度l。
(3)计算出每次弹簧的伸长量x＝l－l0。
(4)把所测得的数据填写在下列表格中。
序号1234 5钩码所受重力G/N弹簧长度l/m弹力的大小F/N弹簧的伸长量x/m4.数据处理(1)以x为横轴，F为纵轴建立坐标系，根据表中的数据，在图丙的坐标纸上描点，画出F－x图像。
丙(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数。
首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。
(3)分析弹簧弹力和形变量之间的关系，解释函数表达式中常数的物理意义。
5．注意事项(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。
(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度。
(3)测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。
为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。
(4)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。
弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。
2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。
当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。
弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。
3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。
常见的形变量有线性形变和弯曲形变。
线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。
测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。
4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。
根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。
这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。
综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。
通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。
本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。
然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。
正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。
在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。
第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。
高中物理【实验：探究弹簧弹力与形变量的关系】优质学案
高中物理【实验：探究弹簧弹力与形变量的关系】优质学案授课提示：对应学生用书第65页一、实验目的1．探究弹簧弹力与形变量的关系。
2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法。
二、实验思路1．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，利用的是钩码和弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。
2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。
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，就可探究弹簧弹力与形变量的关系。
三、实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸等。
四、进行实验1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
2．在弹簧下悬挂一个钩码，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－l0表示弹簧的伸长量。
1234567F/N0l/cmx/cm01．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。
由实际作出的F -x 图像可知，图线为过原点的直线。
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，函数表达式中的常数即弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F -x 图线的斜率求解，k ＝ΔFΔx。
六、误差分析产生原因 减少方法偶然误差 读数、作图误差 (1)多组测量(2)所挂钩码的质量差适当大些系统误差 弹簧自重选轻弹簧 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，这样作出的图线更精确。
高考实验课【探究弹簧形变与弹力的关系】一轮复习
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4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(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 1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻 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)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度 l，求出弹簧的伸长 x 和所 受的外力 F(等于所挂钩码的重力)．
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(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 AB 段明显 偏离直线 OA，造成这种现象的主要原因是___________________________________．如图(a)所示，一弹簧上端固定在支架 顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖 直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确 对齐的装置，简化为图中的指针．
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码时， 移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为 1.950 cm； 当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使 其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度 大小为 9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字)．
(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空： a．将轻弹簧 A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧的原长 L0； b．在弹簧的下端挂上钩码，记下钩码的个数 n(n 分别取 1、2、3、4、5)，并待钩 码静止时测出__________________，计算出弹簧的伸长量 x； c．改变钩码个数，重复实验步骤 b； d．将另一根与 A 完全相同的弹簧剪成长度不同的两段 B 和 C，测出 B 和 C 的原长 之比为 2∶1，分别用 B 和 C 代替 A 重复实验步骤 a、b、c.
弹簧的力和形变知识点总结
弹簧的力和形变知识点总结弹簧是一种能够储存和释放机械能的装置，广泛应用于各种工程和日常用品中。
弹簧力学是力学的重要分支领域之一，研究弹簧的受力情况及其形变规律。
本文将对弹簧的力和形变的知识点进行总结。
一、弹力恢复定律弹力恢复定律是描述弹簧受力情况的基本原理，也称为胡克定律。
它表示弹簧的形变与所受的恢复力成正比，即F = -kΔx，其中F表示弹簧的恢复力，k表示弹簧的弹性系数，Δx表示弹簧的形变。
根据弹力恢复定律，当弹簧受到外力作用使其产生形变时，弹簧内部会产生与形变方向相反的恢复力，力的大小与形变的程度成正比，即形成了弹簧的力和形变的关系。
二、弹性系数弹性系数是衡量弹簧刚度的物理量，表示单位形变下的恢复力大小。
弹性系数通常用弹簧的切线斜率来表示，具体分为应力和应变两种形式。
1. 应力：弹簧的应力表示单位截面积受到的力，一般用σ表示。
应力与弹性系数k成正比，即σ = kΔx。
2. 应变：弹簧的应变表示单位长度的形变量，一般用ε表示。
应变与弹性系数k成反比，即ε = Δx/L，其中L为弹簧的原长度。
三、弹簧的伸长和压缩弹簧在受到外力作用下会发生形变，形成伸长和压缩两种情况。
1. 伸长：当弹簧的两端受到拉力时，弹簧沿着拉力方向发生伸长形变。
根据弹力恢复定律，当拉力逐渐增大时，弹簧的伸长量也会逐渐增大，直至达到弹簧的极限位置。
2. 压缩：当弹簧的两端受到挤压力时，弹簧沿着挤压力方向发生压缩形变。
根据弹力恢复定律，当挤压力逐渐增大时，弹簧的压缩量也会逐渐增大，直至达到弹簧的极限位置。
四、平衡位置和动态弹簧在受力情况下具有平衡位置和动态两种状态。
1. 平衡位置：当外力作用消失时，弹簧恢复到原始形态，此时弹簧达到平衡位置。
平衡位置是弹簧形变的最小点，此时弹簧的恢复力为零。
2. 动态：当外力作用时，弹簧将发生形变，并在受力方向产生恢复力。
此时弹簧处于动态状态，形变程度与外力的大小相关。
五、弹簧的频率和振动弹簧具有一定的频率和振动特性，广泛应用于钟表、汽车悬挂系统等领域。
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系(第2课时)
5．记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。
考点一 实验原理与操作
[典例1] (1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验 中，以下说法正确的是_____。
A．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 B．在悬挂钩码时，可以任意增加钩码的个数 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖 直位置且处于静止 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
误差分析
产生原因
减少方法
(1)多组测量 偶然误差 读数、作图误差
(2)所挂钩码的质量差适当大些
系统误差
弹簧自重
选择轻质弹簧
注意事项
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。
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，这样作出的图像更精确。
3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测 量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。
[解析] (1)F L图线如图所示。 (2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长 度，由图像可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm。 劲度系数为图像直线部分的斜率，k＝
1.6－0 13－5×10－2
N/m＝20 N/m。
(3)记录实验数据的表格如表所示。
次数
123456
弹力F/N
弹簧的长度L/(×10－2 m)
(2)某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，他 先把弹簧水平放置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，由于弹簧自身重力的影 响，最后画出的图线可能是选项图中的________。
弹力与胡克定律
弹力与胡克定律在物理学中，弹力是指物体由于相互接触并产生形变而产生的力。
而胡克定律描述了弹簧的弹性力与弹簧形变之间的关系。
弹力与胡克定律是研究弹性和形变的重要基础，对于理解力学和解决实际问题具有重要意义。
一、弹力的概念弹力是指物体由于形变而产生的力，它的方向与形变的方向相反。
当物体受到外力作用时，会发生形变，形变产生的力即为弹力。
弹力是物体回复原状的力，当作用力消失时，物体将恢复到原本的形态。
二、胡克定律的基本原理胡克定律是描述弹簧弹性力与形变之间关系的定律。
根据胡克定律，弹簧的弹性力与其形变成正比，且方向相反。
胡克定律可以用数学公式表示为：F = -kx其中，F表示弹性力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变的长度。
负号表示弹力的方向与形变的方向相反。
三、弹力与弹簧的应用弹力和胡克定律在生活和科学研究中都有广泛应用。
1. 弹簧秤弹簧秤是利用胡克定律原理制作的测量物体重量的仪器。
根据胡克定律，当物体悬挂在弹簧下方时，弹簧会发生形变，形变产生的弹力与物体的重力相等。
通过测量弹簧的形变程度，可以间接测量物体的重量。
2. 橡皮筋飞机橡皮筋飞机利用橡皮筋的弹力来带动飞机前进。
当橡皮筋被拉伸时，会储存弹性能量，一旦释放，橡皮筋会产生弹力将飞机推向前方，从而实现飞行。
3. 弹簧减震器弹簧减震器是汽车和自行车等交通工具中常见的装置。
它利用弹簧的弹性力可以吸收和减缓车辆行驶过程中的震动和冲击，提高乘坐的舒适性和安全性。
4. 弹簧门弹簧门是商场、超市等出入口经常使用的一种门。
它通过利用胡克定律中的弹力原理，门开启时弹簧受到挤压并储存能量，当人们通过门后，弹簧会产生弹力将门自动关闭。
四、结语弹力和胡克定律是描述形变和弹性力的基本原理。
它们在物理学和工程领域有着广泛的应用，帮助我们理解物体形变和力学原理。
通过学习弹力和胡克定律，我们可以更好地解决实际问题，为科学研究和工程设计提供基础和支持。
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1、探究弹簧弹力与形变量的关系． 2、学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
3、学会根据F－x、F－l 图像求出弹簧的劲度系数．
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 伸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
八、实验的创新与改进
胡克定律
1、公式适用于弹簧(或橡皮条)发生“弹性形变"且在弹性限度内的情形。
2、公式中x 是弹簧的形变量，即弹簧的伸长 量或压缩量，注意不是弹簧的长度。 弹簧 伸长量或压缩量相同时，弹力大小相等，但方向不同。
3、弹簧的劲度系数h 由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/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：____________________________________.
【例4】 图中 a、b、c 为三物块，M、N 为两个轻质弹簧，R 为跨过光滑定滑轮
的细绳，它们连接如图并处于平衡状态，则有可能（ A ）
A．N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态 B．N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态 C．N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态 D．N、M 均处于不伸不缩状态
【例5】（多选）如图所示，A、B 两物体的重力分别是 GA=5 N，GB=6 N。A 用细线悬挂在顶板上，B 放在水平面上，A、B 间轻弹簧的弹力 F=2 N，则细线中
弹簧弹力和形变量的关系
弹簧弹力和形变量的关系“嘿，同学们，今天咱们来聊聊弹簧弹力和形变量的关系哈。
”弹簧弹力和形变量之间存在着一种非常直接且重要的关系。
简单来说，当我们对弹簧施加一个外力，让它发生形变时，弹簧就会产生一个反抗外力的弹力。
而且呢，这个弹力的大小是和弹簧的形变量成正比的。
比如说，咱就拿常见的弹簧秤来说吧。
当我们挂上一个重物，弹簧就会被拉长，这个拉长的长度就是形变量。
而随着形变量的增加，弹簧产生的弹力也会相应增大，这样才能平衡掉重物的重力，让弹簧秤保持平衡状态。
再举个例子，像汽车的减震弹簧。
当汽车行驶在颠簸的路面上时，车轮会上下跳动，这时减震弹簧就会被压缩或拉伸，产生相应的弹力。
如果形变量小，那弹力也小，可能就不能很好地起到减震的效果；但要是形变量太大，可能会让乘坐的人感觉很不舒服。
在实际应用中，我们要充分考虑到弹簧弹力和形变量的这种关系。
比如在设计一些机械结构时，要根据所需的弹力大小来选择合适的弹簧，同时要考虑到弹簧可能会产生的最大形变量，以确保其能在工作范围内正常运行。
而且啊，这种关系也不是绝对的线性。
在弹簧的弹性限度内，它大致是呈线性关系的，但一旦超过了这个限度，弹簧可能就会发生永久变形，甚至损坏。
就好像你使劲拉一个弹簧，拉得太过了，它可能就回不去原来的形状了，那它的弹力和形变量的关系也就变了。
所以啊，我们在使用弹簧的时候，一定要清楚它的性能和特点，知道它能承受多大的形变量和弹力。
这样才能让弹簧发挥出最佳的作用，同时也能保证设备或结构的安全可靠运行。
弹簧弹力和形变量的关系看似简单，实则非常重要，它在我们的日常生活和各种工程领域都有着广泛的应用。
大家可得好好理解和掌握哦！。
实验一：探究弹簧形变与弹力的关系
所示，其读数为_3_._7_7_5__cm.当地的重力加速度大小为
9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为53__.7_____N/m(保留3位
图5
有效数字).
变式2 (2018·四川省第二次“联测促改”)某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉 力的关系，做了如下实验： ①如图6所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一 小段轻绳(带绳结)；将制图板竖直固定在铁架台上. ②将质量为m＝100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0； 用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐 步增大水平力，重复5次……
图2
作图的规则： (1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地选取纵轴、横轴的标度，并根据数据 特点正确确定坐标起点，使所作出的图象几乎占满整个坐标图纸.若弹簧原长较 长，则横坐标起点可以不从零开始选择. (2)作图线时，尽可能使直线通过较多坐标描点，不在直线上的点也要尽可能对 称分布在直线的两侧(若有个别点偏离太远，则是因偶然误差太大所致，应舍去). (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义，注意分析图象的斜率、截距的意义.
图1
(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)，列表作出 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.
斜率为22.6－12.62－.01×10－2＝mkg＝0.1×k 10，
解得k＝100 N/m；由题图可知，橡皮筋的原长l0＝0.21 m.
弹簧弹力变小的原理是啥
弹簧弹力变小的原理是啥
弹簧弹力变小的原理可以通过弹簧的材料性质和形状来解释。
弹簧的弹力是由其弹性变形产生的，当外力作用于弹簧时，弹簧会发生形变，存储弹性势能，并产生一个相对的反作用力。
弹簧的弹力与其材料的弹性系数和形状有关。
弹簧的弹性系数是指弹簧单位长度内所能承受的拉伸或压缩力的大小。
当弹簧的材料变得更加柔软或弹性系数减小时，弹簧的弹力也会相应减小。
此外，弹簧的形状也会影响其弹力。
弹簧的形状决定了其受力的方式和变形的程度。
例如，当弹簧的线径变细或螺距增大时，弹簧的弹力也会减小。
总之，弹簧弹力变小的原理可以归结为材料的弹性性质和形状的改变。
这些因素会影响弹簧的弹性系数和变形程度，从而导致弹力的减小。
探究弹簧弹力与形变量的关系
探究一
探究二
探究三
探究四
ห้องสมุดไป่ตู้当堂检测
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5.一根轻质弹簧,当它受到10 N的拉力时 长度为12 cm,当它受到25 N的拉力时长度为15 cm,问弹簧不受力时 的自然长度为多少?该弹簧的劲度系数为多少? 解析:同一弹簧劲度系数k是不变的,作用力不同,弹簧的形变量不同, 但都遵从胡克定律。设弹簧的自然长度为l0,由胡克定律有 当F1=10 N,l1=12 cm时,F1=k(l1-l0) 当F2=25 N,l2=15 cm时,F2=k(l2-l0)
探究一
探究二
探究三
探究四
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名师精讲
典例剖析
6.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。 (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。
探究一
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探究三
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典例剖析
7.误差分析 (1)由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测 量误差。 (2)由于弹簧自身的重力的影响造成误差。 (3)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, 这样在作图线时,图线与x轴有一截距。
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探究二
探究三
探究四
探究一
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高中物理实验：探究弹簧形变与弹力的关系
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实验原理 的创新 1．弹簧水平放置，消除弹簧自身重力对实验的影响． 2．改变弹簧的固定方式，研究弹簧弹力大小与压缩量大小的关系.
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实验器材 的创新 将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施 加变化的作用力(拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系 图象，分析图象得出结论.
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4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(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 1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻 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)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度 l，求出弹簧的伸长 x 和所 受的外力 F(等于所挂钩码的重力)．
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实验过 程的创
新 1．利用固定在弹簧上的 7 个指针，探究弹簧的劲度系数 k 与弹簧长度的关系． 2．利用“化曲为直”的思想，将探究劲度系数 k 与弹簧圈数 n 的关系，转化 为探究1k与 n 的关系.
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(4)改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在
表格中．
记录表：弹簧原长 l0＝________cm.
内容
次数
1
2
3
4
5
6
拉力 F/N
弹簧总长/cm
弹簧伸长/cm
6
二、规律方法总结 1．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表达式，并解释函数表达式中 常数的物理意义．
弹簧弹力与形变量的关系
簧弹力与形变量的关系一、物体的形变生活中的很多物品，如弹簧、橡皮筋、橡皮泥、气球等，在受到外力作用时，其形状或体积都要发生变化，物理学上把物体形状或体积的改变叫做形变。
同学们可以亲身体验一下生活中的很多物品的形变现象，就会发现它们的形变情况是不同的。
一类像弹簧、橡皮筋、钢锯条那样，在撤去外力后物体能完全恢复原状，物理学上把这类形变叫做弹性形变；另一类像橡皮泥、塑料袋那样，在撤去外力后物体不能完全恢复原状，物理学上把这类形变叫做范性形变。
也叫塑性形变。
如果是对玻璃、石头、钢铁之类的坚硬物体施加力的作用，它们是否也会产生形变呢?用手压桌面。
桌面是否发生形变?下面介绍一个有趣的小实验：显示“桌面的微小形变”(如图1)。
把一块平面镜放在桌面上，用一支激光笔照射镜面，使反射光照在墙壁上。
请另一位同学用力压桌面，其他同学注意墙壁上的光点。
将会看到“光点移动”的现象，光点移动说明反射光线的方向发生了变化，而入射光线方向不变，则一定是镜面位置发生了变化，那么说明桌面发生了形变。
其实，一切物体在力的作用下都会发生形变。
弹簧若受到拉力作用时会发生拉伸形变；若受到压力作用时则会发生压缩形变。
二、弹力1弹力及弹力的产生物体受力后会发生形变，那么形变后的物体对与它接触的物体又会有什么样的作用呢?当拉长弹簧或压缩弹簧时，我们很容易感觉到手有紧张感，感觉手被拉或被压。
产生这种感觉的原因是形变的弹簧对手有力的作用。
弯曲的钢尺能把硬币弹起一定高度。
这表明弯曲的钢尺对硬币产生向上的力的作用。
而橡皮泥发生范性形变，我们则感受不到力。
物体发生弹性形变时，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，物理学上，把这种力叫做弹力。
那么，弹力究竟是怎样产生的呢?我们可以通过一个简单的实验来进行观察和分析。
把弹簧的一端固定，用手指勾住弹簧的另一端向上拉，这时感到被拉伸的弹簧要收缩，手指受到向下“拉”的作用；用手掌向下压弹簧时，感到发生压缩形变的弹簧要延伸，手掌受到向上“压”的作用。
4 实验二 探究弹簧形变与弹力的关系
实验二探究弹簧形变与弹力的关系一、实验目的1．探究弹簧形变与弹力的关系．2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律．二、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸．三、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，弹簧的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．四、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表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义．五、误差分析1．弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差．使弹簧的一端固定，通过在另一端悬挂钩码来产生对弹簧的拉力，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．测量时尽量精确地测量弹簧的长度．3．描点、作图不准确也会造成误差．六、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，从而使坐标纸上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测量弹簧的原长时要让它自然下垂．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，以减小误差．4．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．5．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量大小要适当，不可过大，也不可过小．6．描点画线时，所描的点不一定都落在同一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．7．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．实验原理和实验操作【典题例析】(2020·广东茂名信宜中学模拟) 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为完成实验，还需要的实验器材有_______________________________________．(2)实验中需要测量的物理量有_____________________________________________.(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是___________________________________________．(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度l0；C．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把刻度尺；D．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；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式：首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_________________________________.[解析](1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺．(2)为了测量弹簧的形变量，实验中还应测量弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度)．(3)图线的斜率表示弹簧的劲度系数，则k ＝7(4－0.5)×10－2N/m ＝200 N/m ；图线不过原点说明没有力时有形变量，故说明弹簧有自身的重力存在．(4)实验中要先组装器材，即CB ，再进行实验，即D ，然后数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器，即AEFG .所以先后顺序为CBDAEFG.[答案] (1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度) (3)200 弹簧自身重力 (4)CBDAEFG弹簧的劲度系数与弹簧的材质、弹簧丝的粗细、单位长度内的匝数及弹簧的原长等因素有关，为了探究弹簧劲度系数与弹簧原长的关系，某同学设计了如下实验：(1)实验器材：刻度尺、原长约30 cm 的轻弹簧一根、质量适当且相同的钩码5个、剪刀一把(用来剪断弹簧)，除以上器材外，还需要的器材是________．(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空：a ．将轻弹簧A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧的原长L 0；b ．在弹簧的下端挂上钩码，记下钩码的个数n (n 分别取1、2、3、4、5)，并待钩码静止时测出________，计算出弹簧的伸长量x ；c ．改变钩码个数，重复实验步骤b ；d ．将另一根与A 完全相同的弹簧剪成长度不同的两段B 和C ，测出B 和C 的原长之比为2∶1，分别用B 和C 代替A 重复实验步骤a 、b 、c.(3)根据实验测量的数据，以所挂钩码个数n 为横坐标，以弹簧伸长量x 为纵坐标，得到上述A 、B 、C 三个弹簧的x －n 图象如图所示，根据图象可得出的实验结论为_________，图线A 的上部发生弯曲的原因是_________________________________________________.解析：(1)弹簧和刻度尺都要固定在铁架台上．(2)实验中一定要待钩码静止时，测出弹簧长度，进而算出其伸长量．(3)令单个钩码重力为G ，由题图知，当弹力一定(均为4G )时，A 、B 、C 三根弹簧的劲度系数之比为2∶3∶6，而A 、B 、C 三根弹簧的原长之比为L 0∶23L 0∶13L 0＝3∶2∶1，所以弹簧劲度系数与弹簧原长成反比，图线A的上部发生弯曲的原因是弹簧弹力超过其弹性限度，胡克定律不再成立．答案：(1)铁架台(2)弹簧的长度(3)劲度系数与弹簧原长成反比弹簧弹力超过其弹性限度实验数据处理和误差分析【典题例析】(2018·高考全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________cm.当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．[解析]实验所用的游标卡尺最小分度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm.托盘中放有质量为m＝0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据＝53.7 N/m.胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝Fx[答案] 3.77553.7(2020·安徽淮北一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”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，每次测量相应的弹簧的总长度．(1)某同学通过以上实验测量后把6组实验数据的点描在坐标系图乙中，请作出F －L 图线．(2)由此图线可得出弹簧的原长L 0＝________cm ，劲度系数k ＝________N/m.(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．(4)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)F －L 图线如图所示．(2)图象的横截距表示弹力为零时的弹簧的长度，此时弹簧的长度为原长，所以弹簧的原长L 0＝5 cm ，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，故有k ＝ΔF Δx ＝1.60.08N/m ＝20 N/m.(3)根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：钩码个数 0 1 2 3 4 5 弹力F /N 弹簧长度L /(×10－2 m)(4)优点在于可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．答案：(1)如解析图所示 (2)5 20 (3)见解析(4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差创新实验创新实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题．高考考情演变装置 时代化求解 智能化(1)弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自身的影响． (2)图象的获得：由坐标纸作图得F －x 图象→由传感器和计算机输入数据直接得F －x 图象【典题例析】图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x 及拉力大小F (从电脑中直接读出)．所得数据记录在下列表格中：拉力大小F /N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x /cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm.(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F 与x 的关系图象．(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m ，弹簧的原长为________cm.(均保留3位有效数字)[解析] (1)由图可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm ，故读数为63.60 cm.(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示．(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k ＝ΔF Δx ＝1.7－0.20.62－0.56N/m ＝25.0N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长为55.4 cm.[答案](1)63.60(2)见解析(3)25.055.4(2020·云南昆明模拟)在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中：伸长量x/ (×10－2 m) 2.00 4.00 6.008.0010.00弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.987.50(1)以x为横坐标、F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间关系的图线．(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为________．(保留3位有效数字)解析：(1)描点作图，如图．(2)根据解析(1)中图象，该直线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，图＝75.0 N/m.象的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝ΔFΔx答案：(1)见解析图(2)75.0 N/m1．某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度)，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，原长为L0的橡皮筋的上端固定在O点，下端挂一重物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N 点，静止时记录下N点的位置a，请回答：(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F ，用刻度尺测量橡皮筋ON 的长为L 及N 点与O 点的水平距离为x ，则橡皮筋的劲度系数为________(用所测物理量表示)．(2)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N 点的位置b ，发现O 、a 、b 三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是________．A ．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大B ．两次拉力传感器显示的拉力示数相同C ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数小D ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数大解析：(1)设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，重物重力为G ，结点N 在竖直拉力(重物重力G )、橡皮筋拉力T 和水平拉力F 作用下处于平衡状态，满足图示关系，则sin θ＝FT ，而sin θ＝x L ，T ＝k (L －L 0)，联立得k ＝FL x (L －L 0). (2)由受力图知F ＝G tan θ，两次中G 、θ均相同，所以两次拉力传感器显示的拉力示数相同，A 错，B 对；同理，两次橡皮筋的拉力也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量大，由胡克定律知第二次所用的橡皮筋的劲度系数小，C 对，D 错．答案：(1)FL x (L －L 0)(2)BC2．为了探究弹簧弹力F 和弹簧伸长量x 的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象．(1)从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为______________________________．(2)这两根弹簧的劲度系数分别为：甲弹簧为______ N/m ，乙弹簧为________ N/m.若要制作一个精确度相对较高的弹簧测力计，应选弹簧________(选填“甲”或“乙”)．解析：(1)在弹性限度范围内弹簧的弹力与形变量成正比，超过弹簧的弹性限度范围，则此规律不成立，所以题给的图象上端成为曲线，是因为形变量超过弹簧的弹性限度．(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为： k 甲＝F 甲Δx 甲＝46×10－2 N/m ≈66.7 N/m k 乙＝F 乙Δx 乙＝84×10－2 N/m ＝200 N/m 要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选用一定的外力作用时形变量大的弹簧，故选甲弹簧．答案：(1)形变量超过弹簧的弹性限度 (2)66.7 200 甲3．(2020·江西上饶高三模拟)在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图(a)对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图(b)进行探究．在弹性限度内，将质量为m ＝50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图(a)、图(b)中弹簧的长度L 1、L 2如表所示．钩码个数 1 2 3 4 L 1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02 L 2/cm29.3329.6529.9730.30取重力加速度，由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数．解析：分析图(a)中，钩码数量和弹簧伸长量的关系为每增加一个钩码，弹簧长度伸长约1 cm ，所以弹簧劲度系数k 1＝ΔF Δl ＝mg Δl ＝0.50 N 0.01 m ＝50 N/m.分析图(b)中可得，每增加一个钩码，弹簧伸长约0.32 cm ，即k 1×0.003 2＋k 2×0.003 2＝mg ，根据弹簧甲的劲度系数可以求出弹簧乙的劲度系数．答案：50 能4.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(a)所示，一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6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，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂钩码时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的钩码时，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 m/s 2)．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 cm.P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 x 0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x (cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k (N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1k(m/N) 0.006 1②0.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：①________，②________．(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出1k－n 图象．(3)图(b)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 ＝________N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝________N/m.解析：(1)①k ＝mg Δx 2＝0.100×9.80 N (5.26－4.06)×10－2 m≈81.7 N/m. ②1k ＝181.7m/N ≈0.012 2 m/N. (2)描点法，画一条直线，让大部分的点都落在直线上，或均匀分布在直线两侧．(3)设直线的斜率为a ，则有1k ＝an ，即k ＝1a ·1n，通过计算斜率即可求得；弹簧共60圈，则有n ＝60l 00.118 8，把其代入k ＝1a ·1n中可求得． 答案：(1)①81.7 ②0.012 2 (2)如图所示(3)1.75×103n ⎝⎛⎭⎫1.67×103n ～1.83×103n 均正确 3.47l 0⎝⎛⎭⎫3.31l 0～3.62l 0均正确。
弹力与形变量的关系
弹力与形变量的关系
哎呀呀，这“弹力与形变量的关系”可真是个神奇又有趣的事儿呢！
就说我们平常玩儿的那些小弹弓吧，把皮筋儿拉得越长，弹出去的石子儿是不是就飞得越远？这其实就和弹力与形变量有关系呀！
你想想看，那皮筋儿就像是一个大力士，被我们拉得越长，它积攒的力量就越大。
这力量就是弹力呀！拉得越长，形变量就越大，弹力也就跟着变大。
再比如说弹簧，你用力压它，压得越狠，它想要弹回来的劲儿是不是就越大？这就好像弹簧在说：“哼，你压我这么狠，我可不会轻易认输，我要更用力地弹回去！”这不就是形变量越大，弹力越大嘛。
有一次上科学课，老师给我们做了个实验。
拿了一个大大的弹簧，让几个同学轮流去拉。
一开始，小明轻轻地拉了一下，弹簧只是稍微变长了一点点，弹力也不大，松手的时候，弹簧很快就恢复了原来的样子。
接着小红上去用力拉了好多，弹簧被拉得长长的，这时候的弹力可就大多啦，一松手，弹簧“嗖”地一下就弹回去，差点打到旁边的同学呢！大家都哈哈大笑起来。
还有啊，像那种有弹性的蹦床。
我们在上面蹦的时候，蹦得越高，蹦床被我们压下去的程度就越大，等我们跳起来的时候，那种把我们往上弹的力量也就越强。
这难道不也是形变量和弹力的关系在起作用吗？
我就一直在想，这弹力和形变量的关系就像是我们和好朋友之间的感情。
形变量就像是我们为朋友付出的努力和关心，付出得越多，感情这个“弹力”也就越深厚，当我们需要帮助的时候，朋友给我们的支持也就越大。
所以说呀，弹力和形变量的关系可真是无处不在，又超级有趣！它让我们的生活变得更加丰富多彩，也让我们能更好地理解这个奇妙的世界。
第4章 第2节 形变与弹力
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弹力有无及方向的判断 1．弹力产生的过程
结束
2．弹力产生的两个条件 (1)两物体直接接触。 (2)互相接触的物体发生弹性形变。
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3．弹力有无及方向的判断
结束
(1)判断弹力有无的三种方法：
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结束
实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系
1．实验原理 如图 4-2-9 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。
图 4-2-9
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2．实验步骤
结束
(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测
出弹簧自然伸长时的长度 l0，即原长。 (2)如图 4-2-10 所示，在弹簧下端挂上质量
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结束
(2)应注意的四个问题。 ①成立条件：在弹性限度内。 ②弹簧的形变量 x：弹簧伸长(或缩短)的长度，不是弹簧的原 长，更不是弹簧的总长。 ③劲度系数 k：反映了弹簧的“软”“硬”程度，由弹簧本身 的性质决定。 ④推论式：ΔF＝kΔx，式中 ΔF、Δx 分别表示弹力的变化量 和形变的变化量。 2．一般弹力的计算
N/m 的物理意义：弹簧伸长或缩短 1 m 时产生的弹力大小为 1 N。
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结束
1．自主思考——判一判
(1)使物体发生形变的外力撤去后，物体一定能够恢复原来状态。(× )
(2)只要两个物体相互接触，两个物体之间一定能产生弹力。 (×)
弹簧弹力和形变量
弹簧弹力和形变量
弹簧的弹力与形变量之间存在直接的关系。
形变量是弹簧由于外力作用而产生的长度变化，一般以拉伸或压缩的形式出现。
当弹簧形变量时，弹力的大小会发生变化。
一般来说，弹簧的弹力会随着形变量的增加而增加。
这是因为弹簧的弹力是由其内部的分子之间的相互作用力产生的，当弹簧形变时，分子之间的距离发生变化，导致分子间的相互作用力发生变化，从而产生弹力。
在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量成正比。
这个关系可以用公式 F=kx 来表示，其中 F 是弹簧的弹力，k 是弹簧的劲度系数，x 是弹簧的形变量。
劲度系数 k 是一个常数，它描述了一个变形单位所产生的力的大小。
这意味着，如果形变量是1单位，弹簧产生的弹力就是劲度系数k乘以1单位。
需要注意的是，超过弹性限度后，弹簧的弹力与形变量的关系不再成立。
这是因为在弹性限度之外，弹簧的材料性质和结构会发生变化，导致弹力与形变量之间的关系不再呈线性关系。
弹簧自动移动的原理
弹簧自动移动的原理弹簧自动移动的原理是基于弹性势能和力的平衡原理。
弹簧是一种具有弹性的物体，当受到外力的作用时，可以发生形变，当外力消失时，它会恢复到原来的形状和位置。
以下是弹簧自动移动的详细原理解析：1. 力的平衡原理：弹簧自动移动的原理是基于力的平衡原理。
当弹簧受到外力作用时，它会发生形变，并产生与形变方向相反的弹力。
弹力的大小与形变量成正比，如果形变较大，弹力也较大；如果形变较小，弹力也较小。
弹簧的形变产生的弹力与外力之间存在一个平衡，使得形变产生的弹力等于外力。
当外力消失时，形变也会消失，并恢复到初始状态。
2. 弹性势能：弹簧具有弹性势能，当弹簧发生形变时，形变能会转化为势能储存在弹簧内部。
根据胡克定律，弹簧形变的大小与势能之间存在着线性关系。
具体地说，弹簧的势能与形变量成二次函数关系，即弹性势能E = (1/2)kx²，其中E为弹性势能，k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量。
3. 自动平衡状态：当外力作用于弹簧时，弹簧会发生形变，并且形变所产生的弹力与外力之间达到一个平衡。
在平衡状态下，弹簧形变产生的弹力等于外力，并且势能达到最小或最大值。
当外力消失时，平衡也会被打破，弹簧会通过释放弹性势能的方式恢复到初始状态。
4. 自动移动原理：利用弹簧的弹性势能特性，可以实现弹簧的自动移动。
具体实现方式包括把弹簧与其他力学元件（如杆、轮、齿轮等）相结合，通过外力的作用使弹簧形变，然后让其释放弹性势能以产生移动。
例如，把弹簧与杆相连接，当外力拉伸或压缩弹簧时，弹簧会形变并存储弹性势能，当外力消失时，弹簧释放储存的势能，推动杆实现自动移动。
5. 应用实例：弹簧的自动移动原理在许多领域中得到应用。
例如，在钟表制造中，弹簧被用作发条，通过人工给予弹簧外力使其弯曲形变并存储弹性势能，然后释放势能，通过弹簧的恢复力实现时针、分针和秒针的自动转动。
在机械工程领域，弹簧也被用于弹簧传动装置、减震器和弹簧缓冲装置中，实现自动移动和控制。
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《弹簧形变和弹力》说课稿
一、说教材
（一）教材的特点分析
形变与弹力的知识跟人们的日常生活紧密相连，因此学习它有广泛的现实意义。
本节的特点之一是：演示实验和探究实验直接使学生参与到探究物理规律的过程，体验学物理的乐趣。
特点之二是：先研究比较常见的各种形变，后研究与形变有关的弹力，符合学生由感性到理性的认知过程。
特点之三是：基础概念多，演示实验多，再加上学生的探究实验，故容量较大，需仔细安排，做到时间分配合理，条理清晰。
（二）教学目标
按教学大纲要求，结合新课程理念，我设计如下的三维目标。
1．知识与技能
⑴知道形变、弹性形变的概念，理解弹性限度。
⑵知道什么是弹力，掌握弹力产生的条件。
⑶知道压力、支持力、绳子的拉力都是弹力，会确定它们的方向。
⑷知道形变与弹力的关系，掌握胡克定律。
2．过程与方法
观察演示实验，把看到的现象与已有的经验结合起来；经历探究弹簧形变与弹力的关系，了解科学探究的方法。
3．情感态度与价值观
在探究物理规律的过程中，学生感受学习物理的乐趣，把亲自探究出的规律与平时对弹力的认识相结合，体会物理规律的价值。
（三）教学重点、难点
●由于大量的力学现象中都要对弹力的产生条件及其方向进行判断，并且要明确相互接触的物体是否产生弹力及方向如何？而且弹簧所产生的弹力贯穿知识的前后，因此我把重点内容确定为：
⑴弹力产生的条件及其方向的判断。
⑵探究弹簧弹力的规律。
●由于学生对微小形变难于确定而且对其是否产生弹力及其方向不好判断，因此我把探究微小形变的方法作为难点。
二、说教法与学法
教法：物理教学是以实验探究为基础的，重在启发思维，教会方法。
本节课利用多媒体辅助教学、创设情景──观察──分析──猜想──实验探究──交流讨论──归纳总结相结合的教学方法。
学法：学生是课堂教学的主体，新课程理念更重视在教学过程中对学生的学法指导。
本节课的教学过程中通过观察生活中的常见形变，巧用引导性提问，激发学生的积极性，让学生在轻松、自主、讨论的学习氛围中总结出本节的主要内容从而完成学习任务。
三、说学情分析
学生目前对形变和弹力有一定的感性认识但是不够深入；知道支持力、压力都是弹力，但是不能够概括产生的原因。
因此我采取引导、启发的教学方式。
四、教学用具
⑴演示用具：弹簧、钢丝、激光笔、细竹竿、微小形变放大器一套、已拉坏了的弹簧、钢尺。
⑵学生探究实验用具：铁架台（带支架），两个原长一样但劲度系数不一样的弹簧、刻度尺、钩码10个、长20cm的细铁丝。
五、教学设计流程图
六、说教学设计
基于以上分析，为使本堂课围绕重点、突破难点，同时让学生在课堂教学中能力得到提高，我设计如下教学过程。
（一）创设情景认识形变
由同学们已有的形变知识入手，引入新课。
教师演示：①弹簧的压缩形变；②弹簧的拉伸形变③视频播放：竹竿形变、钢丝的扭转形变。
得出形变的概念及各类形变。
[设计意图：我从生活情景中引入新课，是为了激发学生的好奇心，为学生学习重点和难点内容作铺垫。
]
设问：摩天大楼在风的吹拂下会不会摆动，发生形变吗？
演示微小形变放大实验：
由于这种形变不容易观察，会使学生产生疑问：到底有没有发生形变？解决的办法是微小形变的演示实验。
为什么光点会往下移？让学生带着问题思考后得出结论：是由于桌面发生了形变，但是形变不明显。
为后面解决压力和支持力都是弹力做好铺垫。
[设计意图：使学生知道“放大”是一种科学探究的方法。
]
（二）探索弹性形变的概念，理解弹性限度
创设物理情景：学生演示弹簧拉伸，压缩都可以恢复原状；橡皮泥被压缩后不能恢复原状。
学生概括：得出弹性形变和范性形变的概念。
用较大的力拉弹簧和橡皮筋，结果被拉坏了。
学生概括：得出弹性限度的概念。
教师总结规范概念。
[设计意图：演示生活例子，多联系实际，利用学生头脑中已有的物理知识，自主概括概念，最后老师总结；突出了以学生为主体的教学理念，有利于学生加深对物理概念的理解。
]
（三）探索弹力
演示实验：（播放视频）
1．弹力的概念。
2．常见弹力及其方向的确定。
⑴压力；⑵支持力；⑶绳子的弹力
让学生知道桌面受到的压力是由于拳头形变产生的，拳头受到的支持力是由于桌面形变产生的。
接着引导学生探索绳子弹力的产生及其方向的确定。
●判断如图所示，相互接触的A、B两小球间是否有相互作用的弹力。
采用“假设法”分析，让学生知道相互接触的物体不一定有弹力。
3．总结产生弹力的条件
[设计意图：利用放大法分析压力和支持力的产生原因，假设法判断弹力的有无。
让学生学会方法的迁移，同时感受到探索物理问题的成就，从而顺利突破重点和难点。
]
（四）探究弹簧形变时的弹力跟它发生的形变有什么关系？
创设问题情景：学生使用弹簧测力计。
引出问题：弹簧测力计主要由哪些部分组成？它是根据什么原理制成的？
提出问题：弹簧形变时的弹力跟它发生的形变有什么关系呢？
猜想：根据你们使用弹簧测力计的体验，对上述关系进行猜想？请同学们讨论交流一下。
[设计意图：让学生带着问题进入学习，使学习更具有目的性；激发学生的积极性，活跃课堂探究氛围；有利于提高学习效率。
]
实验探究：（由于猜想不一定正确）为了验证你的猜想，请提出你的设计方案，完成实验探究。
老师指导，学生分组实验（有些组使用的弹簧是不一样的）──分析数据──处理数据实验次数物体的重力G/N 弹簧的长度L/cm 弹簧的伸长量x/cm 弹力的大小F/N
利用Excel软件绘出F—X图象。
在同一个直角坐标，做出两个不同弹簧的F—X图象，然后进行比较。
图象法处理数据更为直观，更容易得出物理变化规律，且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差。
最后老师归纳总结：得出胡克定律：F=KX(K为弹簧的颈度系数)
[设计意图：在探究弹力的大小与形变的定量关系时，由学生进行猜想、实验和得出规律，并利用信息技术计算机绘制F—X图象，充分利用信息技术资源和物理学科的整合。
能较好地体现以学生为主的新的教学理念。
对探究实验过程教师加以指导，使学生学会团结合作、学会探究物理规律；再加上熟练信息技术，更有效地提高学习效率。
]
（五）弹力的应用（图片，视频播放：射箭）
[设计意图：让学生知道产品设计离不开物理理论，做到从实践到理论，再从理论到实践的学习过程。
]
（六）开放式问题（视频播放：撑杆跳高、跳水）；
提出问题：通过本节内容的学习，请同学们开放式地讨论
①从形变与弹力知识去思考，撑杆跳高运动员跳得这么高的主要原因是什么？
②跳水运动员在空中滞空时间主要由哪方面决定？
课外布置：自制弹簧秤，并组织评比。
[设计意图：开设开放式问题，布置课外自制弹簧秤，并组织评比活动，有利于激发学生的学习兴趣，发展好奇心和求知欲。
培养学生利用物理知识解决生活问题的能力，让学生知道学习是为了解决生活中的实际问题。
]
七、板书设计
形变与弹力
（一）形变。