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1、實驗：探究彈簧伸長量與彈力的關系一、實驗目的1．探究彈力與彈簧伸長的關系。2．學會利用列表法、圖象法、函數法處理實驗數據。3．驗證胡克定律。二、實驗原理1．如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。圖12．彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算。這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關系了。3．求彈簧的勁度系數：彈簧的彈力F與其伸長量x成正比，比例系數k＝，即為彈簧的勁度系數；另外，在F－x圖象中，直線的斜率也等于彈簧的勁度系數。三、實驗器材鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼
2、若干、坐標紙。四、實驗步驟1．按圖2安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0。圖22．在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力。3．增加鉤碼的個數，重復上述實驗過程，將數據填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的伸長量。1234567F/N0l/cmx/cm0五、數據處理1．以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖。連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，如圖3所示。圖32．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數關系，函數表達式中常數即為彈簧的勁度
3、系數，這個常數也可據F－x圖線的斜率求解，k＝。六、誤差分析由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作，存在較大的測量誤差，另外由于彈簧自身的重力的影響，即當未放重物時，彈簧在自身重力的作用下，已經有一個伸長量，這樣所作圖線往往不過原點。七、注意事項1．所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。2．每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀一些，這樣作出的圖線精確。3．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差。4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應注意一定要使各點均勻分布在
4、直線的兩側。5．記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位。預習完成后，請把你疑惑的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3要點 實驗原理及實驗操作[例1]某同學探究彈簧伸長量與彈力的關系。(1)將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側。彈簧軸線和刻度尺都應在________方向(填“水平”或“豎直”)。(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時，長度記為Lx；在砝碼盤中每次增加10g砝碼，彈簧長度依次記為L1至L6。數據如下表：代表符號L0LxL1L2L3L4L5L6數值(cm)25.3527.3529.3531.3
5、033.435.3537.4039.30表中有一個數值記錄不規(guī)范，代表符號為________。由表可知所用刻度尺的最小分度為________。(3)圖4是該同學根據表中數據作的圖，縱軸是砝碼的質量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”)。圖4(4)由圖可知彈簧的勁度系數為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質量為________g。(結果保留兩位有效數字，重力加速度取9.8m/s2)解析 (1)為保證彈簧的形變只由砝碼和砝碼盤的重力引起，所以彈簧軸線和刻度尺均應在豎直方向。(2)彈簧靜止時，記錄原長L0；表中的數據L3與其他數據有效數
6、字位數不同，所以數據L3不規(guī)范，標準數據應讀至厘米位的后兩位，最后一位應為估計值，精確至mm位，所以刻度尺的最小分度為1mm。(3)由題圖知所掛砝碼質量為0時，x為0，所以x＝L－Lx。(4)由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以圖線斜率即為＝，則彈簧的勁度系數k＝＝N/m＝4.9N/m。同理砝碼盤質量m＝＝kg＝0.01kg＝10g。答案 (1)豎直 (2)靜止 L3 1mm (3)Lx(4)4.9 10要點 實驗數據處理[例2]一位同學做“探究彈簧伸長量與彈力的關系”所測的幾組數據見下表，請你根據表中數據作出分析。彈力F/N0.51.0
7、1.52.0彈簧原來長度L0/cm15.015.015.015.0彈簧后來長度L/cm16.017.117.919.0彈簧伸長量x/cm(1)算出每一次彈簧的伸長量，并將結果填在表中的空格內。(2)在坐標圖上作出F－x圖線。圖5(3)寫出圖線的函數表達式(x用cm作單位)：_______。(4)函數表達式中常數的物理意義：__________。解析 (1)彈力F/N0.51.01.52.0彈簧伸長量x/cm1.02.12.94.0(2)根據表格數據在F－x坐標圖上描點，根據描的點作直線，使所描各點擬合在直線上(不在直線上的點均勻分布在直線兩側)。(3
