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1.正误辨析 (1)实验要研究的是弹簧的弹力与弹簧长度的关系。 ( ) 解析:本实验研究的是弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系。 答案:× (2)每次实验时,所挂重物的重力与弹簧的弹力大小相等。 ( 解析:实验时,所挂钩码的重力与弹簧的弹力大小相等。 答案:√ (3)弹簧的伸长量等于弹簧的长度与弹簧原长之差。 ( ) 解析:弹簧的伸长量等于弹簧的长度减去弹簧的原长。 答案:√
知识点一
知识点二
知识归纳 一、误差分析 1.读数和作图时会带来偶然误差。为了减小偶然误差,要尽量多 测几组数据。 2.弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差。 为了减小该系统误差,实验中应使用轻质弹簧。 二、注意事项 1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超出弹簧的弹性限度。 2.测量长度时,应区别弹簧原长l0、实际长度l及伸长量x三者之间 的不同,明确三者之间的关系。 3.记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位。 4.描点作图时,应使尽量多的点落在画出的线上,可允许少数点分 布于线两侧,描出的线不应是折线,而应是平滑的曲线或直线。
2.建立直角坐标系,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 弹簧伸长量之间的关系。
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二、实验器材 铁架台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅 笔、坐标纸等。 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,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的长度 l1,记录m1和l1。
知识点一
知识点二
典例剖析 【例1】某同学用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的 关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的 刻度,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,分别测出指针所 指刻度尺的刻度,所得数据列表如下(g取10 m/s2):
知识点一
知识点二
钩码质量 m/g 刻度尺的刻度 x/cm析和注意事项 问题导引 为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系,某同学选了A、B两 根规格不同的弹簧进行测试,根据测得的数据绘出如图所示的图象, 从图象上看,该同学没能完全按实验要求做,使图象上端成为曲线, 图象上端成为曲线的原因是什么?
要点提示:在弹簧的弹性限度以内,弹力与形变量是成正比的,图 象上端出现弯曲是因为拉力过大,超过了弹簧的弹性限度。
0 100 200 300 400 500 600 700 11.70 13.40 15.10 16.85 18.60 20.30 22.10 24.05
(1)根据所测数据,在坐标纸(图乙)上画出弹簧指针所指刻度尺的 刻度x与钩码质量m的关系图线。 (2)根据x-m图线可计算出,该弹簧的劲度系数为 N/m。 (结果保留3位有效数字)
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知识归纳 1.建立直角坐标系,以F为纵轴,x为横轴,根据测量数据用描点法 作图。连接各点得出F随x变化的图线。 2.以弹簧的伸长量为自变量,写出弹力和弹簧伸长量之间的函数 关系。首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数。 3.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 数的物理意义。
实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系
核心素养培养目标 核心素养形成脉络 1.探究弹力与弹簧伸长量 之间的关系。 2.学会利用列表法、图象 法、函数法处理实验数据。 3.能根据 F-x、 F-l 图象求出 弹簧的劲度系数。
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一、实验原理 1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生 的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等。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x可以用弹簧的长度减 去原长来求得。
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3.改变所挂钩码的质量,重复步骤2,记录m2、m3、m4、m5、…和 相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、…。 4.计算出每次弹簧的伸长量x(x=l-l0)和弹簧受到的拉力F(F=mg), 并将数据填入表格。
1 F/N l/cm x/cm 0 0 2 3 4 5 6 7
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知识点一
知识点二
解析:(1)描点作图,如图所示:
(2)由图线可知弹簧的劲系数为 k=
������ ������
=
������������ ������
=
7 0.24-0.12
N/m≈58.3 N/m。
答案:(1)见解析图 (2)58.3(56.5~58.5)
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知识点二
规律方法物理实验中图象法的应用 在物理学中经常用图象处理物理问题,应用图象的好处是直观、 方便,根据已知数据选择坐标轴的标度是作好图象的关键。作图象 的方法:用平滑的曲线(或直线)将坐标纸上的各点连结起来,若是直 线,应使各点均匀分布于直线上或直线两侧,偏离直线太大的点应 舍弃,有时可以通过改变物理量的方法,把曲线变为直线,使图象更 直观。
)
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2.(多选)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,关于测量弹簧 原长的操作步骤先后顺序,下列说法正确的是 ( ) A.先测量弹簧的原长,后竖直悬挂 B.先竖直悬挂,后测量弹簧的原长 C.先后顺序对实验结果无影响 D.先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重力 解析:由于弹簧自身重力的影响,弹簧平放时的长度与竖直悬挂时 的长度不同,竖直悬挂时长度更长一些。由于实验时弹簧始终处于 竖直状态,故弹簧长度一直受自身重力的影响,所以测量原长时,应 测量弹簧竖直悬挂时的长度,B、D项正确。 答案:BD
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知识点二
数据处理
问题导引 在“探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,所得数据如下 表:
钩码质量 m/g 弹簧长度 x/cm 0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00
怎样处理上面数据可以直观简洁地分析出弹簧的弹力与弹簧伸长 量的关系? 要点提示:以弹簧的弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标,将 对应的弹簧弹力与弹簧的伸长量在坐标系中描点,连接各点,得出 弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
