1、实验二探究弹力和弹簧伸长的关系,考点互动探究教师备用习题课时巩固训练,一、实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的定量关系.2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据.二、实验器材轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、铁架台、.,铅垂线,坐标纸,毫米刻度尺,考点一实验原理和实验操作,1实验原理(1)弹簧受力会发生形变,形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧伸长的方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的.(2)用悬挂法测量弹簧的弹力所运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力大小相等这一原理.(3)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
2、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.,2实验步骤(1)如图S2-1所示,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,并用铅垂线检查刻度尺是否竖直.图S2-1(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.(3)在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度L1.,(4)用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个钩码时弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4并将所得数据记录在表格中.(5)用xn=Ln-L0计算出弹簧下端挂1个、2个、3个钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度
3、值g计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格.,(6)根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标.(7)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).所描的点不一定正好都在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同.(8)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(9)解释函数表达式中常数的物理意义., 特别提醒,(1)弹簧形变不能超过弹簧的弹性限度;(2)画图像时应根据描点拟合曲线,根据点的分布确定图线为直线.,考点二数据处理与误差分析,1数据处理(1)在物理学中经
4、常用图像处理物理问题,应用图像的好处是直观、方便.应用图像处理问题时要注意:明确图线斜率的意义(或曲线切线斜率的意义),本实验中F-x图像的斜率表示弹簧的劲度系数;明确图线与纵轴、横轴交点的物理意义;通过图像确定物理变量间的定量关系.(2)注意观察所描点的走向.本实验是探究性实验,实验前并不知道其规律,所以描点以后所作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.(3)如果实验中不用弹簧的伸长量而用弹簧的总长为横坐标,得到的不是正比例函数图像,关系较为复杂,因此最好用弹簧的伸长量为横坐标.(4)记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位.,2误差分析(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确会带来误差.(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差., 方法技巧,本实验的系统误差来自弹簧的重力,所以改进实验的思路应该是尽可能减小弹簧自重的影响:(1)一个方案是选择劲度系数较小的轻弹簧,通过减小读数的相对误差来提高实验的精确度.(2)另一个方案是利用传感器:将弹簧水平放置,一端固定在传感器上,对弹簧施加变化的作用力(推力或拉力)时,得到对应的弹簧形变量.,
