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1、實(shí)驗(yàn)二探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?探究彈力和彈簧伸長的定量關(guān)系2學(xué)會(huì)用列表法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)【實(shí)驗(yàn)原理】1如圖實(shí)1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長，平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等,2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(jìn)行計(jì)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(guān)系了,【實(shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、三角板、坐標(biāo)紙、重垂線、鉛筆【實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1將彈簧的一端掛在鐵架臺(tái)上，讓其自然下垂，用刻度尺測出彈簧自然伸長狀態(tài)時(shí)的長度l0，即原長2如圖實(shí)2所示，在彈簧下端掛質(zhì)量為m1的鉤碼，量出此時(shí)彈簧的

2、長度l1，記錄m1和l1，填入自己設(shè)計(jì)的表格中,3改變所掛鉤碼的質(zhì)量，量出對(duì)應(yīng)的彈簧長度，記錄m2、m3、m4、m5和相應(yīng)的彈簧長度l2、l3、l4、l5，并得出每次彈簧的伸長量x1、x2、x3、x4、x5.,二、數(shù)據(jù)處理1以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo)，用描點(diǎn)法作圖連接各點(diǎn)，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線2以彈簧的伸長量為自變量，寫出曲線所代表的函數(shù)首先嘗試一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)3得出彈力和彈簧伸長之間的定量關(guān)系，解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義,【誤差分析】1彈簧拉力大小的不穩(wěn)定會(huì)造成誤差因此，使彈簧的懸掛端固定，另一端通過懸掛鉤碼來充當(dāng)對(duì)

3、彈簧的拉力，待穩(wěn)定后再讀數(shù)可以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度2彈簧長度的測量，是本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來源所以，測量時(shí)盡量精確地測量彈簧的長度,【注意事項(xiàng)】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，要注意觀察，適可而止2每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些，從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀，這樣作出的圖線更精確3測彈簧長度時(shí)，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測量，以免增大誤差4描點(diǎn)畫線時(shí)，所描的點(diǎn)不一定都落在一條曲線上，但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在曲線的兩側(cè)5記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長量的對(duì)應(yīng)關(guān)系及單位,例1(2014臨沂模擬)如圖實(shí)3甲所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼探究在彈性限

4、度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長量的關(guān)系,考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作,(1)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有__________________________________________________________(2)實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有_______________________________________________________________(3)圖實(shí)3乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的Fx圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.圖線不過原點(diǎn)的原因是由于________________________________________________________

5、_____________,(4)為完成該實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A以彈簧伸長量為橫坐標(biāo)，以彈力為縱坐標(biāo)，描出各組(x，F(xiàn))對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，并用平滑的曲線連接起來；B記下彈簧不掛鉤碼時(shí)其下端的刻度尺上的刻度l0；C將鐵架臺(tái)固定于桌子上，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一把刻度尺；D依次在彈簧下端掛上1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時(shí)彈簧下端所對(duì)應(yīng)的刻度，并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；,E以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力與伸長量的關(guān)系式首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行，則考慮二次函數(shù)；F解釋函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)的物理意義；G整理儀器請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來：______

6、__.,解析(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知還需要刻度尺來測量彈簧原長和形變量；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)中需要測量的物理量有彈簧的原長、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長量(或與彈簧對(duì)應(yīng)的長度)；(3)取圖象中(0.5,0)和(3.5,6)兩個(gè)點(diǎn)，代入Fkx可得k200N/m，由于彈簧自重的影響，使得彈簧不加外力時(shí)就有形變量(4)根據(jù)完成實(shí)驗(yàn)的合理性可知先后順序?yàn)镃BDAEFG.答案(1)刻度尺(2)彈簧原長、彈簧所受外力與對(duì)應(yīng)的伸長量(或與對(duì)應(yīng)的長度)(3)200彈簧自重(4)CBDAEFG,規(guī)律總結(jié)實(shí)驗(yàn)中要選取輕彈簧，盡可能減小彈簧重力產(chǎn)生的影響根據(jù)胡克定律，彈簧的彈力與彈簧的伸長量成正比，因而實(shí)驗(yàn)中需做Fx

7、圖象，其中x為彈簧的伸長量,突破訓(xùn)練1(1)在“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，以下說法正確的是A彈簧被拉伸時(shí)，不能超出它的彈性限度B用懸掛鉤碼的方法給彈簧施加拉力，應(yīng)保證彈簧位于豎直位置且處于平衡狀態(tài)C用直尺測得彈簧的長度即為彈簧的伸長量D用幾個(gè)不同的彈簧，分別測出幾組拉力與伸長量，得出拉力與伸長量之比相等,(2)某同學(xué)做“探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧的原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上鉤碼后測出彈簧伸長后的長度L，把LL0作為彈簧的伸長量x，這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是圖中的,解析(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以所

8、研究的一根彈簧為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在彈性限度內(nèi)通過增減鉤碼的數(shù)目來改變對(duì)彈簧的拉力，以探索彈力與彈簧伸長量的關(guān)系，并且拉力和重力平衡，所以選A、B.(2)由于考慮彈簧自身重力的影響，當(dāng)不掛鉤碼時(shí)，彈簧的伸長量x0，所以選C.答案(1)AB(2)C,例2利用如圖實(shí)4甲所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)所用的鉤碼每只的質(zhì)量為30g實(shí)驗(yàn)中，先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)加掛在彈簧下端，穩(wěn)定后依次測出相應(yīng)的彈簧總長度，將數(shù)據(jù)填在表中(彈力始終未超過彈性限度，取g10m/s2),考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,(1)在圖實(shí)4乙坐標(biāo)系中作出彈簧彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系的圖線(2)由圖

9、線求得該彈簧的勁度系數(shù)k________N/m.(保留兩位有效數(shù)字),解析(1)彈力大小F跟彈簧總長度x之間的函數(shù)關(guān)系圖如圖實(shí)線所示,答案(1)圖見解析(2)27點(diǎn)評(píng)作圖時(shí)應(yīng)讓圖線通過盡可能多的點(diǎn)，有誤差的點(diǎn)應(yīng)均勻地分布在直線的兩側(cè)在求圖線的斜率時(shí)，應(yīng)選取圖線上的點(diǎn)求解，而不能選取測量的數(shù)據(jù)求解,突破訓(xùn)練2某同學(xué)探究彈力與彈簧伸長量的關(guān)系(1)將彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)彈簧軸線和刻度尺都應(yīng)在________方向(填“水平”或“豎直”)(2)彈簧自然懸掛，待彈簧________時(shí)，長度記為L0；彈簧下端掛上砝碼盤時(shí)，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L

10、1至L6.數(shù)據(jù)如下表.,表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，代表符號(hào)為________由表可知所用刻度尺的最小分度為________,(3)如圖實(shí)5所示是該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作的圖，縱軸是砝碼的質(zhì)量，橫軸是彈簧長度與________的差值(填“L0”或“Lx”),(4)由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為________N/m；通過圖和表可知砝碼盤的質(zhì)量為________g(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度取9.8m/s2)解析(1)彈簧的軸線必沿重力方向(豎直向下)，只有當(dāng)彈簧軸線與刻度尺平行時(shí)，刻度尺讀數(shù)才能準(zhǔn)確反映彈簧的長度，故都應(yīng)在豎直方向(2)當(dāng)彈簧靜止時(shí)，刻度尺讀數(shù)才準(zhǔn)確；從表中數(shù)值可知，刻度尺的精確度為

11、1mm，故應(yīng)估讀到0.1mm，因此L3數(shù)值記錄不規(guī)范,(3)由m0gk(LxL0)和m0gnmgk(LnL0)得nmgk(LnLx)，所以橫軸應(yīng)為彈簧長度與Lx的差值,答案(1)豎直(2)靜止L31mm(3)Lx(4)4.910,一、實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新在本實(shí)驗(yàn)中，由于彈簧自身重力的影響，所作出的Fx圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)可作如下改進(jìn)：將彈簧水平放置，用鉤碼通過細(xì)線、定滑輪對(duì)彈簧施加水平作用力,例3(2014鄭州模擬)在“探究彈簧彈力和伸長量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，采用如圖實(shí)6甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用鉤碼的重力對(duì)彈簧提供恒定的拉力實(shí)驗(yàn)時(shí)先測出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測出

12、相應(yīng)的彈簧總長度,(1)有一個(gè)同學(xué)通過以上實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)把6組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)在坐標(biāo)系中描出，請(qǐng)作出FL圖象；(2)請(qǐng)根據(jù)你作的圖象得出該彈簧的原長L0________cm，勁度系數(shù)k________N/m；(3)根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況，請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)一個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)的表格(不必填寫實(shí)驗(yàn)測得的具體數(shù)據(jù))；(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，把彈簧水平放置進(jìn)行測量，與通常將彈簧懸掛進(jìn)行測量相比較：優(yōu)點(diǎn)是___________________________________缺點(diǎn)是___________________________________,解析(1)用平滑的曲線將各點(diǎn)連接起來，如圖所示(2)由Fk(LL0

13、)知，圖象的橫軸截距表示L0，斜率表示勁度系數(shù)，由圖象可知橫軸截距為L05cm.斜率為勁度系數(shù)k20N/m.,(3)記錄數(shù)據(jù)的表格如下表所示.(4)水平放置彈簧時(shí)，彈簧的形變量與彈簧自重?zé)o關(guān)，只與鉤碼的重力有關(guān)，這是它的優(yōu)點(diǎn)，但這種情況彈簧與桌面及繩子與滑輪間的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響較大，造成實(shí)驗(yàn)誤差，這是缺點(diǎn)答案(1)見解析(2)520(3)見解析(4)避免彈簧自身所受的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響彈簧與桌面及繩子與滑輪間存在的摩擦造成實(shí)驗(yàn)誤差,問題感悟(1)根據(jù)所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出平滑曲線(或直線)，注意所畫的線不一定過所有點(diǎn)，原則是應(yīng)盡量使各點(diǎn)較均勻地分布在曲線(或直線)的兩側(cè)，描點(diǎn)時(shí)要符合客觀實(shí)際，“曲”、“直”分明(2)理解坐標(biāo)的物理含義：L為掛不同砝碼時(shí)彈簧的長度而不是形變量(3)曲線的彎曲部分表示彈力超過了彈簧的彈性限度,二、實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新利用計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù)，將彈簧水平放置，且一端固定在傳感器上，傳感器與電腦相連，如圖實(shí)7甲所示，對(duì)彈簧施加變化的作用力(拉力或推力)時(shí)，電腦上得到彈簧彈力和彈簧形變量的關(guān)系圖象，分析圖象(如圖實(shí)7乙所示)得出結(jié)論,