实验一

探究弹力与弹簧伸长量的关 系

一、实验原理

1 .用悬挂法测量弹簧的弹力 F :弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等，

在弹簧下端悬挂不同的钩码个数，并分别求出重力，从而得到弹簧弹力. 2 .测出弹簧的伸长量 x :弹簧的原长与挂上钩码后 弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧挂上 钩码后的长度减去原长来求得.

3.探究弹力和弹簧伸长的关系：建立坐标系，以纵坐 标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标 系中描出实验所测得的各组(x,F)对应的点，用平滑的曲线 连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与伸 长量间的关系. 4.求弹簧的劲度系数：弹簧的弹力F与其伸长量x成正 F 比，比例系数k= x ,即为弹簧的劲度系数；另外在Fx图象 中，直线的斜率也等于弹簧的劲度系数.

二、实验器材 铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、坐标纸 三、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.如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，

在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里. 1 2 3 4 5

F/NL/cm x/cm 3 .改变所挂钩码的质量，重复上步的实验过程多 次.

四、数据处理 1.用公式x=L-L0计算出弹簧各次的伸长量，填入

上表.2.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.连接各点，得 出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线. 3 .以弹簧伸长量为自变量，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.4.得出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，研究并

解释函数表达式中常数的物理意义.

五、误差分析 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作，故存 在较大的测量误差，另外由于弹簧自身的重力的影响，即 当未挂重物时，弹簧在自身重力的作用下，已经有一个伸 长量，这样在作图线时，图线与x轴有一截距.

六、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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，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.

题型

1

实验中应注意的问题 (1) 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实 )

例1

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

(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L-L0作为弹簧的伸长量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

下图中的(

)

【解析】 系.

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

(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) 由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时， 弹簧的伸长量x≠0,所以选C. 【答案】 (1)AB (2)C

题型

2

数据处理和分析 某同学用如图所示的装置做探

例2

究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不 挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然

后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如 下：(重力加速度g=9.8 m/s2)

砝码质量

m/×102

g

0

1.0 0

2.0 0

3.0 0

4.0 0

5.0 0

6.0 0

7.0 0

标尺刻度

15.00

18.94

22.82

26.78

30.66

34.60

42.00

54.50

x/×10-2 m

(1) 根据所测数据，在下面的坐标纸上作出弹簧指针 所指的标尺刻度x与砝码质量m的关系曲线.