第3章 实验1 探究弹力和弹簧伸长的关系（课件+练习）-2019-2020学年高一物理必修一【创新教程】微点特训（人教版）

实验一　探究弹力和弹簧伸长的关系 1．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，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线． (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，这个常数也可根据F­x图线的斜率求解，k＝. 2．误差分析 [来源:Z,xx,k.Com] 产生原因 减小方法 偶然误差 读数、作图误差 (1)多组测量 (2)所挂钩码的质量差适当大些 系统误差[来源:学*科*网] 弹簧自重[来源:学科网ZXXK] 选轻弹簧 3.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，这样作出的图线准确． (3)测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差． (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． (6)尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响． 一、实验原理及实验注意事项 [例1]在“探究弹力和弹簧伸长的关系”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．用悬挂砝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．用直尺测量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，得出拉力与伸长量之比相等 [解析]　A、B　[弹簧的伸长量是指弹簧伸长后的长度减去弹簧的原长，故C错误；做实验时要用同一个弹簧来测量，故D错误，所以正确选项为A、B.] 二、数据处理和分析 [例2]某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．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1个钩码，并逐渐增加钩码的个数，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度取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 x/×10－2m 15.00 18.94[来源:Z#xx#k.Com] 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50 (1)根据所测数据，在如图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量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 　________N范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为　________N/m. [解析]　(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上．(偏差比较大的舍去)不在线上的点尽量平均分布在线的两侧，如图． (2)根据所画图象可以看出，当m≤5.00×102g＝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≤4.9 N时弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律．由ΔF＝kΔx，可知图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k，即k＝＝＝25 N/m. [答案]　(1)图线见解析　(2)F≤4.9　25 1．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是(　　) A．先测量原长，后竖直悬挂 B．先竖直悬挂，后测量原长 C．先后顺序对实验结果无影响 D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重 解析：BD　[由于弹簧自身有重力，悬挂时的长度大于水平放置时的长度，所以测量其竖直悬挂时的长度为弹簧原长．] 2．下列关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的说法中正确的是(　　) A．实验中F的具体数值必须计算出来 B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F­L也是过原点的一条直线 C．利用F­x图线可求出k值 D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律 解析：C　[该实验研究弹簧弹力与其伸长量之间的关系，可以用一个钩码的重力作为弹力的单位，因此弹力F的具体数值没必要计算出来，A错．通过实验可知F∝x(伸长量)是过坐标原点的一直线，而用L代替x后则F­L图线不过原点，故B错．F­x图线关系显示，就是劲度系数k，故C对．实验中的某些数据可能存在较大误差，所以作图时可以舍去，不必连到线上，故D错．] 3．某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他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