1、实验探究弹力和弹簧伸长的关系,实验探究,实验基础,典例研习,实验基础 解读实验萃取精华,实验探究 探寻结论提升精度,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变化的图线.,二、误差分析,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
2、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.,(教师参考)其他方案新方案一:弹簧水平放置法把弹簧水平放置,如图所示.原理、器材、方法均与本节实验方案相似.点评:弹簧水平放置,消除了弹簧自身重力在竖直悬挂时带来的系统误差;但同时也产生了弹簧与桌面之间的摩擦力,带来了新的误差.,新方案二:传感器辅助法实验装置如图(甲)所示.原理:把一个弹簧一端固定在传感器上,传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时,在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图像,如图(乙)所示.器材:弹簧、传感器、电脑、
3、刻度尺等点评:利用传感器和电脑减少了读数误差和作图误差,提高了实验准确度.,典例研习 通法悟道拓宽思路,类型一,实验原理及实验操作,【例1】 一位同学做“探究弹簧形变与弹力的关系”实验.(1)下列实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮助他按操作的先后顺序,用字母排列起来 .A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,建立坐标系,并描出各组数据(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L0C.将铁架台固定于桌面上,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
4、,并记录在表格内,然后取下钩码E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式F.解释函数表达式中常数的物理意义,解析:(1)通过对实验的理解和操作经验,可知实验步骤排列为CBDAEF.,答案:(1)CBDAEF,(2)这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测得的几组数据在图中已描出.在图中的坐标系中作F-x的图线.写出曲线的函数表达式(x用cm作单位):.,解析: (2)由题图可知,各组数据描点大体在一条直线上,过这些点作一条直线,其F-x图像如图所示.由图像可得k= =0.43 N/cm,所以F=0.43x.,答案: (2)见解析 F=0.43x,类型二,实验数据处理,【例2】
5、 (1)橡皮筋也像弹簧一样,在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比,即F=kx,用如图(甲)所示的装置就可以测出这种橡皮筋的k值,图中刻度尺的精度为1 cm.下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录.其中实验数据记录有错误的是第 组.处理数据时,可在图(乙)中作出F-x的图像,由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k= N/m.(保留两位有效数字),答案:见解析,(2)不同橡皮筋k值一般不同,k值通常与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关,理论与实际都表明k= ,其中Y是一个由材料决定的常数,材料力学上称之为杨氏模量.若实验(1)使用的橡皮筋未受拉力的长度为L=0.20 m,直径D=4.010-3m,则该橡皮筋的杨氏模量Y= (保留两位有效数字).,答案:见解析,谢谢观赏！,
