实验弹力与弹簧伸长的关系.ppt

实验2:弹力与弹簧伸长的关系 【实验目的】 探究弹力与弹簧伸长量的关系,培养实验探究能力. 【实验器材】 铁架台、弹簧、钩码、天平、刻度尺、坐标纸. 【实验原理】 弹簧悬挂重物静止时,弹簧的弹力跟重物所受的重力大小相 等,测出每次悬挂重物的重力大小F和弹簧伸长量x,建立 F—x坐标系,描点作图,即可得出F和x的关系. 【实验步骤】 1.测量弹簧的伸长(或总长)及所受的拉力(或所挂砝码的质 量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据. 2.根据所测数据在坐标纸上描点,最好以力为纵坐标,以弹 簧的伸长量为横坐标. 3.按照图中各点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线 (包括直线). 4.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数. 5.解释函数表达式中常数的物理意义. 【数据处理】 根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧伸长 为横坐标.按照图中各点的分布与走向,尝试作一条平滑的 曲线(包括直线),如果所画的点不在同一条曲线上,那么应 该使曲线两边的点数大致相同.根据图象形状,利用数学知 识,写出以弹簧伸长为自变量,弹力为函数的函数关系式.理 解函数表达式中常数的物理意义. 本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系,在误差范 围内有F=kx,其中F为弹力,x是弹簧伸长量,k是一个由弹簧 决定的物理量. 【注意事项】 1.实验中不能挂过多砝码,以免超过弹簧的弹性限度. 2.所描的点不一定都在作出的曲线上,但要注意使曲线两侧 的点数大致相同. 3.写出曲线所代表的函数时,可首先尝试一次函数,如果不 行则考虑二次函数. 【例1】以下是某同学所进行的“探究弹力和弹簧伸长的关 系”的实验步骤: ①将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹 簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡时,弹 力大小为F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度L1,并 记录到表格中. ②再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到 多组数据. ③以力F为纵坐标,以弹簧的长度x为横坐标,根据所测的数 据在坐标纸上描点. ④按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线 (包括直线). ⑤根据图线的特点,分析弹簧的弹力F与弹簧长度x的关系, 并得出实验结论. 以上步骤有3处不合理,请将不合理的地方找出来并进行修 正. 【思路剖析】 (1)弹簧的形变量是指什么? 答 指弹簧受到拉力或压力时的长度与弹簧原长的差值. (2)弹簧在使用时应注意些什么? 答 一定不能超出弹簧的弹性限度,因为超出了弹簧的弹性 限度,弹簧受到的力就已经不满足跟弹簧的形变量成正比的 关系了,本实验中还要注意弹簧要竖直. (3)为什么测量的数据要尽量多一些? 答 这样可以有效地减少误差. (4)画图线时,应注意些什么? 答 应使尽可能多的点落在图线上,不在图线上的点应对称 分布在图线两侧,偏差太远的点要舍去. (5)本实验中第一步应先测量弹簧原长还是先悬挂?为什么 要测量原长? 答 因为弹簧的自重要影响弹簧的长度,因此应该先悬挂, 再测量弹簧原长;因为本实验探究的是弹簧受到的拉力与弹 簧伸长量的关系,知道原长,便于求出弹簧的改变量. 答案 以上步骤中第①、②、③步不合理.第①步还应该测 出弹簧的原长L0;第②步在增加砝码时要取下砝码,看弹簧 是否能恢复原长;第③步,应该以弹簧的形变量为横坐标,因 为探究的是弹力和弹簧伸长的关系. 【例2】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=9.8 m/s2) (1)根据所测数据,在图上作出弹簧指 针所指的标尺刻度x与砝码质量m的关 系曲线. 砝码质量 m/10-2 g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 标尺刻度 x/10-2 m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断,在 范 围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律.这种规格的弹 簧劲度系数为 N/m. 【思路剖析】 (1)表格中的数据各表示什么意思?第一组数据表示什么意 思? 答 第一