幻灯片 1探究弹力与弹簧伸长的关系
高三总复习 必修1
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幻灯片 2二、实验原理
三、实验器材
铁架台、轻质弹簧一根、钩码若干、毫米刻度尺、重锤、坐标纸、三角板。
一、实验目的
1.探究弹力与弹簧伸长的关系。
2.掌握利用图象研究两个物理量之间关系的方法。
2.用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉
力下的伸长量x，以纵坐标表示弹力
大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，
建立坐标系，在坐标系中描出各点(x，F)，用平滑的曲线连结起来，根据实验所得的图线，探知弹力大小与伸长量之间的关系。
1.在弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。
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幻灯片 3四、实验步骤
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竖直。
记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。
弹簧竖直悬挂时作为原长
3.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。
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幻灯片 4四、实验步骤
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。
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量，这个总重量就是弹簧弹力的大小，将所得数据填入表格。 zxxk
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幻灯片 5四、实验步骤
在坐标纸上建立坐标系，以弹力为纵坐标，弹簧伸长量为横坐标，描出每一组数据(x,F)所对应的点。
根据所描各点的分布与走向，作出一条平滑的曲线(不能画成折线)。
以弹簧伸长量为自变量，弹力大小为因变量，写出曲线所代表的函数。首先尝试写成一次函数的形式，如果不行，写成二次函数的形式或其他形式。
研究并解释函数表达式中常数的物理意义。
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幻灯片 6----
幻灯片 7安装时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。
选择劲度系数适中的弹簧
悬挂钩码时注意不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。
建立坐标系时，要选择合适标度，以使所画曲线占据整个坐标纸。
画图线时，不一定要让所有点都正好在曲线上，但应注意使曲线两侧的点大致相同，偏离太远的点要舍弃。
五、注意事项
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幻灯片 8六、误差分析
本实验的误差主要来自以下两个方面：
弹簧的长度测量不精确。
描点、画图不精确。
在物理学中经常用图象处理物理问题，要特别注意：①图线斜率的意义(或曲线切线斜率的意义)；
②图线与纵轴、横轴交点的物理意义。
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幻灯片 9【例1】在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是( )
弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
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
用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
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
A B
热点一 实验原理及实验操作的考查
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幻灯片 10【例2】下表是某同学为“探究弹力与弹簧伸长的关系”所测的几组数据：
(1)请你在图2-3-3中的坐标纸上作
出F-x图线； zxx```k
(2)写出图线所代表的函数式(x用
m为单位)：________；
(3)写出函数表达式中常数的物理意义
_____________________________________________。
(4)若弹簧的原长为40 cm，并且以弹簧的总长度L为自变量，写出函数表达式(N和m为单位)：_________。
图2-3-3
F=20x
该弹簧每伸长(或压缩)1 m，其弹力增加20 N
F=20(L-0.4)
热点二 实验数据的处理
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幻灯片 11(1)在图坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线．
利用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验．所用的钩码每只的质量为30 g．实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个加挂在弹簧下端，稳定后依次测出相应的弹簧总长度，将数据填在表中．(弹力始终未超过弹性限度，g取10 m/s2)
(2)由图线求得该弹簧的劲度系数k＝______ N/m.(保留两位有效数字)
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幻灯片 12【例3】用金属制成的线材(如钢丝、钢筋)受到拉力会伸长，十七世纪英国物理学家胡克发现：金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律。这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础。现有一根用新材料制成的金属杆，长为4 m，横截面积为0.8 cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/1 000，问最大拉力多大？由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如下： zxx```k
(1)测得结果表明线材受拉力作用后，其伸长与材料的长度成________，与材料的截面积成________。
(2)上述金属细杆承受的最大拉力为 _________N。
热点三 拓展创新实验
正比
反比
1.0×104
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幻灯片 132008年高考理综北京卷21（2）
21、（2）（14分）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系 ,并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0 , 弹簧下端挂一个50g的砝码时 , 指针
指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时,指针指示的刻度数值记作L2 , …… ；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值
记作L7。
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幻灯片 14①下表记录的是该同学已测出的6个值,其中有两个数值在记录时有误,它们的代表符号分别是 和 . 测量记录表：
②实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中。
L5
L6
6.85
14.05
③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：
请你给出第四个差值：d4= ＝ cm。
L7 –L3
7.20
④根据以上差值，可以求出每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。用d1、d2、d3、d4表示的式子为：ΔL ＝ ，
代入数据解得 ΔL ＝ cm。
1.75
⑤计算弹簧的劲度系数k＝ N/m。（g取9.8m/s2）
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