第三章 第二节 第2课时 实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（粤教版）

第2课时　实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系 一、实验目的：探究弹簧弹力与形变量的关系． 二、实验原理：二力平衡． 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． 四、实验步骤 1．如图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上． 2．记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长． 3．在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x和所受的外力F(等于所挂钩码的重力)． 4．改变所挂钩码的数量，重复上述实验，将所测数据填写在下列表格中.记录表：弹簧原长l0＝__________ cm. 次数 内容　　　 1 2 3 4 5 6 拉力F/N 弹簧总长/cm 弹簧伸长/cm 5.做出弹力与形变量的关系图像. 五、数据处理 1．以弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点． 2．按照图中各点的分布与走向，作出一条平滑的图线．所画的点不一定正好都在这条图线上，但要注意使图线两侧的点数大致相同． 3．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义． 六、误差分析 1．钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确带来误差． 2．画图时描点及连线不准确也会带来误差． 　实验原理与操作 　如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系． (1)为完成实验，还需要的实验器材有：___________________________________. (2)实验中需要测量的物理量有：_________________________________________ ______________________________________________________________________. (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F-x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m.图线不过原点的原因是由于____________________________________________ _____________________________________________________________________. (4)为完成该实验，设计的实验步骤如下： A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的图线连接起来； B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0； C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码； E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数； F．解释函数表达式中常数的物理意义； G．整理仪器． 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：__________． 解析：(1)根据实验原理可知还需要用刻度尺来测量弹簧原长和形变量． (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)． (3)取图像中(0.5，0)和(3.5，6)两个点，代入F＝kx可得k＝200 N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量． (4)根据完成实验的合理性可知，先后顺序为CBDAEFG. 答案：(1)刻度尺　(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)　(3)200　由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量　(4)CBDAEFG 　实验数据处理与分析 　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__________方向(填“水平”或“竖直”)． (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： 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 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__________． (3)如图所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与__________的差值(填