第3章 1 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册人教版（教师用书）

第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

[学业要求与核心素养]

一、实验器材

铁架台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。

二、实验原理

1．怎样测量弹簧的弹力？

答：把钩码挂在弹簧下端，钩码平衡时其重力等于弹力的大小。

2．怎样测量弹簧的伸长量？

答：测出弹簧的原长，用弹簧挂上钩码时的长度减去原长，即可得到弹簧的伸长量。

三、实验时的注意事项

1．安装装置时应注意什么？

答：安装装置时让刻度尺和弹簧的轴线要竖直。

2．测量弹簧的长度时应注意什么？

答：测弹簧的原长时应把弹簧悬挂静止时进行测量，挂上钩码等系统静止后读出刻度尺的示数。

四、数据处理

下面是某学习小组得到的实验数据，试作出弹簧的弹力大小与伸长量的关系图像。由此可得出什么结论？

答：如图，弹簧弹力的大小与其伸长量成正比。

五、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．在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1。

3．改变所挂钩码的质量，重复步骤2，记录m2、m3、m4、m5、…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、…。

4．计算出每次弹簧的伸长量x(x＝l－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格。

 

一、实验原理与操作

　以下是某同学所进行的“探究弹簧伸长量与弹力的关系”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。

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。

(1)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[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l0。

(2)③中建立坐标系时应该以弹簧的形变量为横坐标，因为探究的是弹力与弹簧伸长量的关系。

(3)⑤中应分析弹力与弹簧伸长量的关系。

[答案]　见解析

二、实验数据处理

　某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在________(选填“水平”或“竖直”)方向。

(2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表：

表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为