实验 胡克定律实验探究弹力和弹簧 伸长的关系.ppt

实验： 探究弹力和弹簧 伸长的关系 【实验目的】 1.探究弹力和弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用图象法处理实验数据. 【实验原理——胡克定律】 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。 【实验器材】 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔。 【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,在弹簧下端挂质量为m1 的钩码，量出此时弹簧的长度l1，记 录m1和l1，填入自己设计的表格中。 钩码个数 长度 伸长量x 弹力F 0 l0= 1 l1= x1=l1-l0 F1= 2 l2= x2=l2-l0 F2= 3 l3= x3=l3-l0 F3= ... ... ... ... 3.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5,并得出每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5。 【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。 3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。 系统误差与偶然误差 系统误差： 1、仪器误差——仪器不完善、有缺陷、没按要求操作 2、方法误差 3、人员误差 不能通过多次测量而减少的误差 偶然误差： 可通过多次测量而减少的误差 作图法是 减少误差的 常用方法 【误差分析】 1、弹簧自重，自然悬挂时，由于自重，其长度其实不是真正的原长。 2. 待稳定后再平视读数可以提高实验的准确度。 3.描点、作图不准确会造成误差。 【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尽量大一些,从而使坐标上描的点的间距尽可能大,这样作出的图线更精确。 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,所描的点不一定都落在曲线上,但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧。定标度要使连线尽量占满图， 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。 【典例剖析】 例1 某同学用如图所示装置做探究弹力 和弹簧伸长量关系的实验。他先测出不 挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻 度，然后在弹簧下端挂上钩码,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) 钩码质量 m/×102 g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 标尺刻度 l/×10-2 m 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (1)根据所测数据,在坐标纸上作出 弹簧指针所指的标尺刻度x与砝码 质量m的关系曲线。 (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 弹簧伸长量关系满足胡克定律。这 种规格弹簧的劲度系数为________N/m。 【思路点拨】(1)在坐标纸上描点，然后根据各点的分布与走向,用平滑的曲线(或直线)连接各点。 (2)满足胡克定律的应是图形中的直线部分。 解析:(1)如图所示 (2)根据图形可以看出，当m≤5.00×102 g=0.5 kg时,标尺刻度x与钩码质量m成一次函数关系,所以当F=mg≤4.9 N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律. 图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k,则k=25 N/m。 答案:(1)见解析 (2)0～4.9 N 25 例2 用一个支架、一根弹簧、一把直尺和一个已知质量的钩码,来测定某个不太重的物体有多重,该怎么做? 解析:本题主要考查实验方法的拓展迁移能力。 (1)将弹簧上端固定在支架上,下端挂上钩码(质量已知为m),测出弹簧伸长量x。 (2)将钩码取下换上待测物体,测出弹簧伸长量x′。 (3)求出待测物体的重力。 图像 k值大或小的 弹簧测力计更精确？ 单位换算 自重 1.知道了在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或缩短）量x成正比（不能反过来表达） 2.学习利用图像法处理实验数据. 1.在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中， 以下说法正确的是(　　 ) A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用增加悬挂