必修02力与相互作用-高考领航2013沪科物理总复习（课件+练习）

第4单元　实　验 (一)探究弹力和弹簧伸长的关系 一、实验目的 1．探究弹力和弹簧伸长量之间的关系． 2．学会利用图象法处理实验数据． 二、实验原理 1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． 2．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．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． 三、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、三角板、坐标纸、重垂线、铅笔． 四、实验操作 1．实验步骤 (1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长． (2)如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长L并计算钩码的重力，填写在记录表格里. 1 2 3 4 5 6 7 F/N L/cm x/cm (3)在弹簧的弹性限度内改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次． 2．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． (2)以弹簧的伸长量x为自变量，写出曲线所代表的函数．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数． (3)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 五、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，这样作出的图线更精确． 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，以减小误差． 4．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线． 5．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位． 六、误差分析 1．钩码标值不准确及弹簧长度测量不准确带来误差． 2．作图时描点及连线不准确也会带来误差． 3．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响而带来误差． 七、实验改进 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，也可以不测量弹簧的自然长度，而以弹簧的总长作为自变量，弹力为函数，作出弹力与弹簧长度的关系图线．这样可以避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差． 类型一 用图象法处理实验数据 利用如图(甲)所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验．所用的钩码每只的质量为30 g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，取g＝10 m/s2) 记录数据组 1 2 3 4 5 6 钩码总质量(g) 0 30 60 90 120 150 弹簧总长(cm) 6.00 7.11 8.20 9.31 10.40 11.52 (1)在图(乙)坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线． (2)由图线求得该弹簧的劲度系数k＝______N/m.(保留两位有效数字) 【思路点拨】　(1)根据给出的数据在图中描点，描点时要保证绝大多数点落在直线上．偏离直线较远的点要舍去． (2)由F＝k(x－x0)(其中x0为弹簧原长)可知图线的斜率即为弹簧的劲度系数． 【解析】　(1)弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图线如图所示． (2)弹簧的劲度系数k等于F－x关系图线的斜率， 故k＝eq \f(ΔF,Δx)＝27 N/m. 【答案】　(1)图见解析　(2)27 类型二 用表格法处理实验数据 某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50 g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7. (1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是______和______． 测量记录表： 代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1 (2)实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据图将这两个测量值填入记录表中． (3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数