（新教材）2019-2020学年新课程同步鲁科版高中物理必修第一册学案（课件+课时跟踪训练）第3章 相互作用 (共9份打包)

实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系(第2课时) 实验目的 1.探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系。 2.了解弹簧测力计的工作原理。 实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸。 实验原理与设计 1.如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧 会伸长，由二力平衡知识可知：平衡时 弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小 相等。 2．通过改变悬挂钩码的个数来改变弹簧弹力的大小，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。 1 2 3 4 5 6 7 钩码质量m/g 弹簧弹力F/N 弹簧长度l/cm 弹簧伸长量x/cm 实验步骤 1．按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。 2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码的质量。 3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格。 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，如图所示。 2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F­x图线的斜率求解，k＝eq \f(ΔF,Δx)。 误差分析 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，存在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即当未悬挂钩码时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸长量，这样所作图线往往不过原点。 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。 2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确。 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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差。 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。 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。 考点一 实验原理与操作 eq \a\vs4\al([典例1])　以下是某同学所进行的“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”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，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，以弹簧长度lx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lx的关系，并得出实验结论。 (1)以上步骤中至少有三个不当之处，请将不合理的地方找出来并进行修正。 (2)实验中若该同学先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把(L－L0)作为弹簧的伸长量x。这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的 (　　) [解析]　(1)①中还应该测出弹簧的原长l0，此时应在不挂钩码的情况下，让弹簧保持自然下垂状态，用刻度尺测出从悬点到弹簧下端的长度即为弹簧原长l0； ③中建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标，因为探究的是弹簧弹力的大小与伸长量的关系； ⑤中应分析弹簧弹力的大小与伸长量的关系。 (2)考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，所以选C。 [答案]　(1)见解析　(2)C [关键点拨] 本实验中如果弹簧拉力的大小不稳定，在读取弹簧长度时会产生误差，因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，当弹簧及钩码停止上下振动处于静止状态时测量弹簧的长度，可以提高实验的精确度。 [对点训练] 1．[多选]在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”的实验中，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．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与弹簧的伸长量之比相等 解析：本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系，A、B正确，C、D错误。 答案：AB　 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 弹簧的长度L/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 考点二 实验数据处理与误差分析 eq \a\vs4\al([典例2])　某实验小组做“探究弹