1、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如图实21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图实212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、实验步骤1如图实22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，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度图实22尺是否竖直，用刻度尺测出
2、弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长2如图实22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并测出钩码的重力，填写在记录表格里.1 2 3 4 5 6 7 F/N L/cm x/cm 4改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次5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，用描点法作图按照图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好都在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致均匀6以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数7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
3、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，超出它的弹性限度要注意观察，适可而止2每次所挂钩码的质量差适当大一些，从而使坐标系上描的点适当稀一些，这样作出的图线精确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，以免增大误差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六、误差分析1本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差2弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响3为了减小误差，要尽量多测几组数据七、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
4、度，而以弹簧的总长作为自变量，弹力为函数，作出弹力随弹簧长度的关系图线这样可避免因测弹簧的自然伸长而带来的误差例1(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是()A弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等实验中应注意的问题(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸
5、长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图实23中的()图实23解析 本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系(1)本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B.(2)考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x0，所以选C.答案(1)AB(2)C实验数据的处理例2 某同学用如图实24所示的装置做探究弹力和弹簧伸长量关系的实验他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩图实24码，测出指针所指的标尺
6、刻度，所得数据列表如下：(重力加速度取g9.8 m/s2)钩码质量 m/102g 0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 标尺刻度 x/102g 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50(1)根据所测数据，在如图实25所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线图实25(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为_N/m.解析 本例主要考查用图象法处理数据的方法，以及根据实验结果(图象)判断分析实验结论的能力(1)
7、根据题目中所测量的数据进行描图实26点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上(偏差比较大的点舍去)，不在线上的点尽量平均分配在线的两侧，如图实26所示(2)根据所画图象可以看出，当 m5.00102 g0.5 kg 时，标尺刻度 x 与钩码质量 m 成一次函数关系，所以在 F4.9 N 范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律由胡克定律Fkx 可知，kFx4.9 N19.6102 m25 N/m.答案(1)见解析图(2)4.9 25例3某学习小组通过实验知道：在弹性限度内，弹簧的弹力F的大小与弹簧的伸长(或缩短)量x成正比，公式表示为Fkx；并且不同的弹簧，其劲
8、度系数k也不同现在该学习小组将两根已知劲度系数分别为k1、k2的弹簧A和B串接成一根新弹簧，并想通过实验确定新弹簧的劲度系数k3与k1、k2的关系实验创新设计(1)甲同学猜想是 k3k1k2，乙同学猜想是 1k3 1k1 1k2.其中有一位同学的猜想是对的，请你判断出谁对谁错，并写出判断依据：_.(2)为了验证理论推导的正确性，可通过实验来完成实验所需的器材除了弹簧 A 和 B，已知质量 m 且质量相等的钩码外，还需要的器材有_(3)请你写出完整的实验步骤解析(1)乙同学的猜想是对的，当新弹簧所受拉力为 F时，其中 A 弹簧的伸长量 x1Fk1，B 弹簧的伸长量 x2Fk2，而 k3Fx1x2，可得 1k3 1k1 1k2.(2)要将弹簧悬挂起来，需要实验器材铁架台；要测量弹簧的长度，从而得到弹簧的形变量，需要用刻度尺(3)完整的实验步骤：将新弹簧悬挂在铁架台上，用刻度尺测出弹簧的长度 l0；在弹簧下端挂上 n 个钩码，测出此时弹簧的长度 l1；将测量结果代入 k3 nmgl1l0得到 k3 的值；改变 n 的值，多测几次，取 k3 的平均值代入 1k3 1k1 1k2进行验证答案(1)乙猜想正确，判断依据见解析(2)铁架台、刻度尺(3)见解析点击此图片进入专题针对训练