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
1
2
3
4
5
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
当堂检测
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
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
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。
探究一
探究二
探究三
探究四
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
钩码质量/g 弹簧总长度 /cm
0 6.00
30 7.00
60 8.00
90 9.00
120 10.00
150 11.00
(1)写出该图线的数学表达式F= N。 (2)图线与横轴的交点的物理意义是 。 (3)该弹簧的劲度系数k= N/m。 (4)图线延长后与纵轴的交点的物理意义是 。
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
1
2
3
4
5
3.书放在桌面上,会受到桌面对它的弹力的作用,产生这个弹力的直 接原因是( ) A.书的形变 B.桌面的形变 C.书所受到的重力 D.桌面所受到的重力 解析:书受到的向上的弹力,是由桌面形变产生的;而桌面受到向下 的压力是由书形变产生的。 答案:B
探究一
当堂检测
名师精讲
典例剖析
【例题4】某同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验 中,所用实验装置如图甲所示,所用的钩码每只质量都是30 g。他先 测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下 端,每次都测出相应的弹簧总长度,并将数据填在下表中。实验中 弹簧始终未超过弹性限度,g取10 m/s2。试根据这些实验数据在如 图乙所示的坐标系中作出弹簧所受弹力大小与弹簧总长度之间的 函数关系的图线。则:
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
探究弹力与弹簧伸长的关系 1.实验目的 (1)探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系。 (2)学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据。 2.实验原理 弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的,用悬挂 法测量弹簧的弹力时,当弹簧下端悬挂的钩码静止时,弹力大小与 挂在弹簧下面的钩码的重力相等;弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的 长度可以用刻度尺测出,其伸长量可以用弹簧的长度减去原长来求 得,这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长量之间的关系了。 3.实验器材 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸。
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
解析:描点作图,图象如图所示。
(1)由图象可以得出图线的数学表达式为F=(30l-1.8) N。 (2)图线与横轴的交点表示弹簧所受弹力F=0时弹簧的长度,即弹 簧的原长。 (3)图线的斜率即为弹簧的劲度系数k=30 N/m。 (4)图线延长后与纵轴的交点表示弹簧长度为5 cm时的弹力,此时 弹簧被压缩了1 cm,即表示弹簧被压缩1 cm时的弹力。 答案:(1)(30l-1.8) (2)弹簧原长 (3)30 (4)弹簧被压缩1 cm时的弹力
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
1
2
3
4
5
1.下列两个实验中体现出的共同的物理思想方法是(
)
A.极限法 B.放大法 C.控制变量法 D.等效替代法 解析:题图甲是利用光的多次反射将微小形变放大;题图乙是利用 细管中液面的变化观察玻璃瓶的微小形变,故为放大法,选项B正确。 答案:B
探究二
探究三
探究四
当堂检测
1
2
3
4
5
4.一个球形物体O静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙壁相接 触,A、B两点是球与墙和球与地面的接触点,则下列说法正确的是 ( )
A.物体受三个力,重力、地面对物体的支持力、墙壁对物体的弹力 B.物体受两个力,重力、地面对物体的支持力 C.物体受两个力,重力、物体对地面的压力 D.物体受三个力,重力、物体对地球的引力、物体对地面的压力 解析:球形物体虽与墙接触,但它们之间无弹力作用,故物体只受重 力和地面对物体的支持力两个力,B对。 答案:B
两式相比有
������1 ������2
=
������(������1 -������0 ) ������(������2 -������0 )
=
������1 -������0 ������2 -������0
解得 l0=0.1 m=10 cm 再由 F1=kx1=k(l1-l0) 得
������ k= ������1 -������0
(3)改变所挂钩码的质量,重复上步的实验过程多次。
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
5.数据处理 (1)用公式x=l-l0计算出弹簧各次的伸长量,填入上表。 (2)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。 (3)以弹簧伸长量为自变量,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。 (4)得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系,研究并解释函数表达 式中常数的物理意义。
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
1
2
3
4
5
2.(多选)关于弹力的方向,下列说法正确的是( ) A.弹力方向一定垂直于接触面 B.弹力方向不一定垂直于接触面 C.轻质绳对物体的弹力方向一定沿着绳子离开物体的方向,因为绳 子只会发生拉伸形变 D.轻质绳对物体产生的弹力一定垂直于与绳相连的接触面 解析:压力或支持力的方向一定垂直于接触面,但是绳的拉力方向 一定沿绳而且指向绳收缩的方向,它不一定垂直于与绳相连的接触 面,选项A、D错误,B、C正确。 答案:BC
=
10 0.12-0.1
N/m=500 N/m。
答案:10 cm
500 N/m
探究一
探究二
探究三
探究四
当堂检测
名师精讲
典例剖析
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,在平衡时测出 弹簧的总长并计算钩码的重力,填写在记录表格里。
1 F/N l/cm x/cm 2 3 4 5