内容正文:
物 理
选 修 1
第三章 相互作用
研读材料·自主学习
课堂互动·考点探究
随堂演练·当堂达标
第三章
相互作用
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实验一 探究弹力和弹簧伸长量的关系
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学习目标
1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。2.学会利用图象法处理实验数据。3.能根据F x、F L图象求出弹簧的劲度系数。
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[实验原理及操作]
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[数据处理及分析]
一、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变化的图象。
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F x图象的斜率求解,k=eq \f(ΔF,Δx)。
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二、误差分析
产生原因
减小方法
偶然误差
读数、作图误差
(1)多次测量(2)所挂钩码的质量差适当大些
系统误差
弹簧自重
选轻弹簧
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三、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,这样作出的图象更精确。
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。
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考点一 实验原理与操作
做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”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,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来;
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(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重),并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺;
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D.依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个……钩码,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:________。
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答案: CBDAEFG
解析: 做该实验时大体按如下思路:
安装仪器→记录不同弹力下的弹簧长度→作F x图象→分析F与x间的关系→整理仪器
故合理的实验步骤为CBDAEFG。
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[变式训练]
(2017·广西模拟)(多选)用如图所示的装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验,下列说法正确的是( )
A.要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量
B.为减小实验误差,应多测几组数据
C.每次增加的钩码数量必须相等
D.通过实验可知,在弹性限度内,弹力与弹簧的长度成正比
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答案: AB
解析: 弹簧被拉伸时,要记录弹簧的伸长量及所挂钩码的质量,方便研究力与形变量的关系,故A正确;为减小实验误差,应多测几组数据,故B正确;每次增加的钩码数量不必相等,故C错误;在弹性限度内,弹力与形变量成正比