2014届物理一轮复习教学案-探究弹力与弹簧伸长量

时间：2025-07-09

2014届物理一轮复习教学案-探究弹力与弹簧伸长量的关系

探究弹力与弹簧伸长量的关系

2．实验原理：① 如图所示，弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与

所挂钩码的重力．② 用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x，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的关系． 3．实验器材：轻质弹簧（1根）、钩码（1盒）、、铁架台、、坐标

纸、三角板． 4．实验步骤：

⑴ 如图所示，将铁架台放于桌面上（固定好），将弹簧的一端固定于铁架台的横

梁上，在挨近弹簧处将刻度尺（最小分度为mm）固定于铁架台上，并用重锤线检查刻度尺是否．

⑵ 记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0．

⑶ 在弹簧下端挂上一个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对应的刻度L1．

⑷ 用上面方法，记下弹簧下端挂2个、3个、

4个钩码时，弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4 并将所得数据记录在表格中．

⑸ 用xn = Ln – L0计算出弹簧挂1个、2个、3个钩码时弹簧的伸长量，并根据当地重力加速度值g，计算出所挂钩码的总重力，这个总重力就等于弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格． ⑹ 根据所测数据在坐标纸上描点，最好以弹簧弹力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标． ⑺ 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，但要注意使曲线的点数大致相同．

⑻ 以弹簧的伸长为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，若不行，则考虑二次函数． ⑼ 解释函数表达式中常数的物理意义．

5．数据处理：根据所测数据在坐标纸上描点，以弹力为纵坐标，以弹簧伸长为横坐标．按照图中各点的分布与走向，尝试作一条平滑的曲线（包括直线），如果所画的点不在同一条曲线上，那么应该使曲线两边的点数大致相同．根据图像形状，利用数学知识，写出以弹簧伸长为自变量，弹力为函数的函数关系式．理解函数表达式中常数的物理意义．本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系，在误差范围内有F = kx，其中F为弹力，x是弹簧伸长量，k是一个由决定的物理量． 6．注意事项：① 实验过程中，注意拉力不要超过弹簧测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧

状态去测量．② 强调实验的探索性，即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系，如果是验证性实验，在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律，但这是个探索性实验，实验前并不知道这个规律，所以描点以后作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点．③ 做出直线之后，要用初中学过的正比例函数（一次函数）的知识写出直线所代表函数解析式，即写出F = kx.然后选定一组F和x，从而确定k的值．但这个实验的重点在于它的探索性，比例系数的精确度不是重点．④ 要认识系数k的物理意义，即在伸长量一定时k越大弹力也越大，它反映了弹簧的“劲度”．⑤ 使用弹簧的伸长数据时应采用（l – l0），即弹簧长度变化量．如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长，得到的不是正比例函数．

7．误差分析：① 本实验误差的主要来源为

时的偶然误差．② 弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧的影响．③ 为了减小误差，要尽量多测几组数据．

指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，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） ⑴ 根据所测数据，在图示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．

⑵ 根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在________范围内，弹力大小与弹簧伸长

量相等的钩码，探究在弹簧限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系实验．

⑴ 为完成实验，还需要的实验器材有：

______________________________________； ⑵ 实验中需要测量（记录）的物理量有：

_____________________________________； ⑶ 图b是弹簧所受弹力F与弹簧伸长长度x的F -

________N/m；图线不过原点的原因是_______________．

〖考点

〗实验原理及数据处理

【例1】某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系．