《探究弹簧弹力和伸长量的关系》教学设计
【教材分析】
《探究弹簧弹力和伸长量的关系》是普通高中课程标准实验教科书物理必修1（上海科技教育出版社）第三章第二节中一个探究性实验，是学生了解弹簧弹力大小与其伸长量之间的关系和培养学生探究式学习的一个很好的机会，“弹力”是第三章“力与相互作用”这一章中介绍的第二种性质的力，是学生学习摩擦力的基础，而本章又是力的基础知识，是静力学和动力学所必需的预备知识，本章的内容与初中学过的力学知识联系密切，是初中知识的扩展与深化，在这一章里，主要讲述了两种重要性质的力——弹力和摩擦力，以及对物体基本的受力分析，这些知识是进一步学习力学的基础。本节课是第二课时，是在学生了解了弹力的产生，弹力有无的判断和常见几种弹力方向之后，进一步了解弹力的大小与其形变量的关系，那么，弹簧弹力的大小与形变有何关系呢，这就是我们本节课所要研究的问题。
【学生分析】
初中教材第十二章（新课程人民教育出版社）“力和机械”中的第二节就是“弹力”，在这一节中，讲了四个名词：弹性、塑性、弹性限度、弹力，还讲了弹力的大小可以用弹簧测力计测量，并简单介绍了弹簧测力计测弹力大小的原理，没有提到弹力的方向和胡克定律。初中物理《课程标准》对这一节的要求是知道什么是弹力，弹力产生的条件，能正确使用弹簧测力计，知道形变越大弹力越大。学生在初中已经学习了“弹力”的初步知识，对弹力的概念有一个初步的了解，但对如何求弹力的大小和方向还不明确，通过第一节课的学习学生已经熟悉了弹力的概念，知道弹力产生的条件，一般有无弹力的判断，明确了弹力的方向，本节课我们就进一步了解弹力大小与形变量的关系，对弹簧弹力的大小与其形变量的关系做定量的研究。
【教学目标】
知识与技能
1、加深弹力和形变关系的理解；
2、了解弹簧弹力与形变量的正比关系；
3、提高学生分析、解决实际问题的能力。
过程与方法
在探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的关系的过程中体会物理学中一般研究问题的基本方法以及基本过程
实验：探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系
【学习素养·明目标】
物理观念：
1.探究弹簧伸长量与弹力之间的关系.
2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
一、实验原理和方法
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，弹力大小与所挂的钩码的重力相等，即F＝mg.
2．测出弹簧的伸长量x
弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，其伸长量x＝l－l0.
3．探究弹力和弹簧伸长量的关系
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，就可探知弹力和弹簧伸长量的关系．
二、实验器材
铁架台、下端带挂钩的弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．
三、实验步骤
1．如图所示，将弹簧上端固定在铁架台上，在弹簧旁边固定一刻度尺，刻度尺的零刻度线与弹簧的上端重合．读出弹簧的原长l0填入下表．
2．在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l1.然后再在弹簧下挂一个钩码，测出弹簧的总长度l2……将各次弹簧总长度计入下表相应的表格内．
3．根据每个钩码的质量计算出其重力．弹簧的弹力的大小等于所挂钩码的重力，即F1＝mg、F2＝2mg、F3＝3mg……将各次弹簧弹力大小填入下表相应表格内．
实验次数 1 2 3 4 5 6
7
拉力F/N
弹簧总长度l/cm
弹簧伸长x/cm
弹簧原长l0/cm
四、数据处理
1．图像法
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．可以发现Fx图线是一条过原点的直线．
2．函数法
弹力F与弹簧的伸长量x应满足函数F＝kx的关系．
五、误差分析
产生原因 减小方法
偶然误差 测弹簧长度的读数不准 钩码静止，眼睛平视
描点画图不准 点描小些，画图时点尽可能在线上，不在线上的点尽可能分布在线的两侧
《探究弹簧弹力与伸长量的关系》实验报告
班级： 姓名：
【实验目的】
探索弹力与弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法
【实验器材】
① 弹簧一根（弹簧不宜过软，以免弹簧被拉伸时超出它的弹性限度 ②相同质量的钩码四个③毫米刻度尺一根④铁架台一个（用来悬挂弹簧）。
【实验步骤】
1.将弹簧悬挂在铁架台上，用毫米刻度尺量出弹簧的长度L0。
2.在弹簧下挂1个钩码，用毫米刻度尺量出此时弹簧的长度L1。
3.分别在弹簧下挂 2、3、4个钩码，依次量出相应的弹簧长度L2、L3、L4。
4.分别计算出在弹簧下挂1至4个钩码时弹簧的伸长量x = L - L0。将钩码的重力与相应的弹簧长度填写在下列表格
5.以力为纵坐标，以弹簧的伸长量、原长为横坐标，根据表中所测数据在坐标纸上描点。 6.按照坐标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在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。
7.上述图像中的斜率 k = ，即为弹簧的劲度系数。
[实验结论]
【注意事项】
1. 不要超出弹簧的弹性限度，所挂钩码不要过重
2. 竖直悬挂弹簧，处于平衡状态时测量弹簧的长度，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差
3．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使在坐标上描的点尽可能稀一些，保证做出的图线精确
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
0 1 2 3 4
F/N（钩码重量）
L/cm（弹簧原长）
x/cm（弹簧伸长量）
k（劲度系数）N/m
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弹簧的弹力与伸长量的关系
一对一个性化讲义
第一讲
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教师 冯___茂___珊
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基本实验要求
1．实验原理
弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大．
2．实验器材
铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．
3．实验步骤
(1)安装实验仪器(如实验原理图所示)．
(2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据．
(3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．
(4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同． .
(5)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，如果不行再考虑二次函数．
规律方法总结
1．实验数据处理方法
(1)列表法
将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的．
(2)图象法
以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线．
(3)函数法
弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系．
2．注意事项
(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的弹性限度．
(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据．
(3)观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所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连接这些点．
(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．
3．误差分析
(1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差．
(2)画图时描点及连线不准确也会带来误差．
考点一 实验原理与实验操作
