实验导学案1
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1 肥城一中“四阶段六步导学”课堂教学导学案
年级 高二 学科 物理 序号 07 编制人陈玉红 审核人 杜志刚
实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
1． 实验目的
(1)探究弹力和弹簧伸长的定量关系．
(2)会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据．
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
大小相等．
(2)用刻度尺测出弹簧在不同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
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．
3. 实验器材
铁架台、 、 、 钩码若干、 坐标纸 、重垂线．
4、实验步骤
(1)按上图安装实验装置．注意：弹簧轴线和毫米刻度尺要用重垂线检查是否竖直．
(2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0.
(3)在弹簧下悬挂不同的钩码个数，分别测出弹簧的总长。
（4）将数据依次填入表格，ｍ表示钩码质量，F表示弹力，l表示弹簧的总长，x表示伸长量.每个钩码质量为５０克
钩码个数 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
F/N
l/cm
x/cm
(5)根据测量数据画出Fx图象(以F为纵轴，以x为横轴)或m-x图像，按照Fx图象中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)．尝试写出曲线所代表的函数，首先尝试Fx是否为一次函数，如果不行则考虑二次函数或其他函数．
(6)得出结论．在实验误差范围内， ，其中k的单位由F和x的单位决定．
(7)换用一根弹簧与上面的弹簧对比，在伸长量相同的情况下，弹力大的k越大，说明“k”反映了 。
5．注意事项 2 (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．
(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，这样作出的图线更精确．
(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，以减小误差．
2．尽量多测几组：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据
(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：一定要使各点在均匀分布曲线的两侧．
探究一、实验原理和数据处理
例一、（2012广东卷）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在______方向（填“水平”或“竖直”）
②弹簧自然悬挂，待弹簧______时，长度记为L0，弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表表：
代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6
数值（cm） 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范，代表符号为_______。由表可知所用刻度尺的最小长度为______。
③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与_________的差值（填“L0或L1”）。
④由图可知弹簧的劲度系数为_________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为_________g（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）。
探究二、拓展创新实验
例二、 在“探究弹簧伸长量与弹力的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图2-4-2.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．
2-4-2 2-4-3 3
(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在如坐标图2-4-3中，请作出F-L图线．
(2) 由此图线可得出的结论是
_______________________________________________．
该弹簧的原长为L0＝______cm，劲度系数k＝_____________N/m.
(3)写出弹力F和弹簧伸长量x的函数关系(x用m作单位)
(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．
优点在于：___________________________________________________________；
缺点在于：____________________________________________________________.
巩固训练：
1、在“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验中，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“探索弹力和弹簧伸长的关系”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，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-L0作为弹簧的伸长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列所示图线的哪一个？( )
3、一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是 （ ）
A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
4、 以下是一位同学做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验．下列的实验步骤是这位同学准备完成的，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来是 4
_________________________________________________________________．
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连结起来
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个„„钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F．解释函数表达式中常数的物理意义
.
5、如图2-4-4甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连．当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图2-4-4乙所示．则下列判断正确的是( )．
A．弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B．弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比
C．该弹簧的劲度系数是200 N/m
D．该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
图2-4-4
6、（2011·安徽理综）为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上
不同质量的砝码.实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相
应数据，其对应点已在图上标出（g=9.8 m/s2）
（1）作出m-l的关系图线；
（2）弹簧的劲度系数为N/m.
5 验证力的平行四边形定则
【实验目的】
（1）．验证互成角度的两个共点力合成时 ．
（2）．理解 思维方法在物理学中的应用．
【实验原理】
一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果都是让同一条一端固定的橡皮条伸长
到 ，所以力F′就是这两个力F1和F2的 。作出力F′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否相同，若在误差允许的范围内相同，则说明互成角度的两个力合成时遵循 ．
【实验器材】
方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、 、细绳套(两个) 三角板、 、图钉(几个)、细芯铅笔．
【实验过程】
1．在水平桌面上平放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸固定在方木板上．
2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系上细绳套．
3．用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图实Ⅲ－1所示．读出并记录 ，记下
6．只用一个弹簧测力计，通过细绳把橡皮条的结点拉到 ， 读出并记录 ，记下 ，按同一标度用刻度尺从O点作出这个力F′和F1、F2的图示．画出F1、F2的合力F
7．比较F′与用平行四边形定则求出的合力 F的大小和方向，看它们在实验误差允许的范围内是否相等．
8．改变F1和F2的大小和方向，再做两次实验
【注意事项】
1．同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩对拉，若两只弹簧测力计在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直至相同为止．
2．在同一次实验中，使橡皮条拉长时，结点O位置一定要相同．
3．用两只弹簧测力计钩住绳套互成角度地拉橡皮条时，夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜．
4．读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳套与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧测力计的外壳与弹簧测力计的限位卡之间有摩擦．
5．细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连接，即可确定力的方向．
6．在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些.
探究一、实验原理的理解
【例1】 某同学在做“互成角度的两个力的合成”的实验时，利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向，如图2-5-1(a)所示．
