探究形变与弹力的关系

第2课时实验：探究弹簧弹力与形变的关系[学习目标] 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系。

2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。

3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数。

4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题。

一、实验：探究弹簧弹力与形变的关系1．实验器材铁架台，下端带挂钩的弹簧，100 g的钩码若干，刻度尺等。

2．实验原理(1)弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止时弹簧弹力的大小等于钩码所受重力的大小。

(2)弹簧的伸长量x的确定：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，弹簧的伸长量x＝l－l0。

(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。

3．实验步骤(1)如图甲所示，将弹簧挂置于铁架台的横杆上，测出弹簧的原长(自然长度)l0。

(2)如图乙所示，在弹簧下端依次挂上1个、2个……相同的钩码，分别测出弹簧静止时的长度l。

(3)计算出每次弹簧的伸长量x＝l－l0。

(4)把所测得的数据填写在下列表格中。

序号1234 5钩码所受重力G/N弹簧长度l/m弹力的大小F/N弹簧的伸长量x/m4.数据处理(1)以x为横轴，F为纵轴建立坐标系，根据表中的数据，在图丙的坐标纸上描点，画出F－x图像。

丙(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数。

首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。

(3)分析弹簧弹力和形变量之间的关系，解释函数表达式中常数的物理意义。

5．注意事项(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。

(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度。

(3)测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。

为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。

(4)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。

探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。

弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。

2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。

当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。

弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。

3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。

常见的形变量有线性形变和弯曲形变。

线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。

测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。

4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。

根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。

这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。

综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。

通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。

本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。

引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。

然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。

正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。

在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。

第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。

学科：物理学段：高一必修一学生姓名教师联系电话：教学内容探究形变与弹力的关系教学目标1、知道什么是弹力以及弹力产生的条件2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，并正确的画出它们的方向3、知道弹簧的弹力跟弹簧形变量的关系4、掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法教学重、难点1、相互接触的物体间是否有弹力的判断2、弹力方向的确定一、弹性形变1．物体在力的作用下形状或______发生改变的现象，叫做形变．2．物体发生形变后在撤去外力时能够恢复原状，这种形变叫做______形变．3．弹性限度：如果形变过大，超过了一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度．弹簧在使用过程中不能超过其弹性限度．二．弹力1．定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．2．弹力产生的条件：(1)物体直接相互________；(2)物体发生__________．3．弹力的方向：跟物体恢复形状的方向______．(1)一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体．(2)一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是沿线(或绳)的方向．(3)弹力方向特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面接触、点面接触时弹力的方向都是垂直于接触面的．弹力的大小：与形变大小有关．一般来说形变越大，弹力越大．三、胡克定律1．胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的______________成正比，即F＝kx，其中k是弹簧的劲度系数，单位的符号是N/m.2．注意的问题(1)胡克定律的成立是有条件的，就是弹簧发生“__________”，即必须在弹性限度内．(2)F＝kx中的x是弹簧的________，是弹簧的伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的长度．(3)F＝kx中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧软硬程度，大小由弹簧本身性质决定，与弹力的大小______．(4)在应用F＝kx时，要把各物理量的单位统一到国际单位制中．(5)公式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用，式中ΔF、Δx分别表示弹力变化量和形变变化量．(6)判断弹簧弹力的方向时，要注意弹簧是被拉伸还是被压缩或两者均有可能，计算弹簧弹力大小的方法一般是根据胡克定律，有时也根据平衡条件来计算.每天浏览5分钟,有时候进步就这么简单！！！例1关于弹力的产生，下列说法正确的是()A．只要两物体相接触就一定产生弹力B．只要两物体相互吸引就一定产生弹力C．只要物体发生形变就一定产生弹力D．只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用例2如图所示，一个球放在“V”形两光滑面AC和AB上，处于静止状态，请画出球所受的弹力．变式训练1如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间．试画出小球所受弹力．例3竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂重为6N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为______ cm，劲度系数为______ N/m.变式训练2如图所示，A、B两物体的重力分别是G A＝3 N，G B＝4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2 N，则细线中的张力F T及B对地面的压力F N的可能值分别是()A．5 N和6 N B．5 N和2 N C．1 N和6 N D．1 N和2 N例4如图所示，叠放的物体A、B静止于水平地面上，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．例5如图所示，一个质量分布均匀的球放在互成120°角的两块光滑平面之间，保持静止状态，球与水平面AB相切于a点，与倾斜面AC相切于b点，试分析球的受力情况，画出球的受力示意图．变式训练3如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，小球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有()A．1个B．2个C．3个D．4个例6、如图所示，静止在水平路面上的小车，其支架的杆子上固定一铁球，关于杆子给铁球的力的方向，下列说法正确的是:( )A．沿杆子; B．垂直于杆子; C．竖直向上; D．沿杆子与竖直方向之间的某一方向.【随堂演练】1．下列有关弹力的一些说法中，正确的是()A．只有弹簧才有可能施加弹力B．施加弹力的物体一定有形变C．墨水瓶放在课桌上，墨水瓶对课桌施加了弹力，但墨水瓶并没发生形变D．压力就是竖直向下压的力2．将一本书放在水平桌面上静止，则下面说法中正确的是()A．书对桌面的压力就是书受的重力，施力物体是地球B．书对桌面的压力是弹力，在数值上等于书受的重力C．书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的D．书能静止，是由于书的重力大于桌面对书的支持力3．下列叙述中错误的是()A．压力、支持力和拉力都是弹力B．压力和支持力的方向总垂直于接触面C．轻绳、轻杆上产生的弹力总是在沿绳、杆的直线上D．轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不在沿杆的直线上4．画出图中小球或杆所受弹力的示意图．5. 一个球形物体O静止放在水平地面上，并与竖直墙相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是（）A. 物体受三个力，重力、B点的支持力、A点的弹力B. 物体受二个力，重力、B点的支持力C. 物体受三个力，重力、B点的支持力、地面的弹力D. 物体受三个力，重力、B点的支持力、物体对地面的压力1.下列各种情况中，属于弹性形变的有()A．撑杆跳高运动员起跳中，撑杆的形变B．当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变C．细钢丝被绕制成弹簧D．铝桶被砸扁2．关于弹簧的劲度系数k，下列说法正确的是()A．与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大B．由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C．与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小D．是弹簧本身特性，与所受拉力的大小，形变大小都无关3．下列说法正确的是()A．木块放在桌面上受到向上的支持力，这是由于木块发生微小形变而产生的B．用一根细竹杆拨动水中的木头，木头受到竹杆的推力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是竖直向上D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的4．如图所示，A、B叠放在水平地面上，则地面受到的压力是()A．A和B对地面的压力之和B．B对地面的压力C．B的重力D．A和B的重力5、如图所示，对静止于水平地面上的重为G的木块，施加一竖直向上的逐渐增大的力F，若F总小于G，下列说法正确的是()A．木块对地面的压力随F增大而增大B．木块对地面的压力随F增大而减小C．木块对地面的压力和地面对木块的支持力是一对平衡力D ．木块对地面的压力就是木块的重力6．如图所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心，下列说法正确的是()A．球一定受墙的弹力且水平向左B．球可能受墙的弹力且水平向左C．球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上7、确定如图甲、乙所示的棒和球所受的弹力的方向．8．质量均匀的钢管AB的B端支在光滑水平面上，A端用一根竖直悬绳吊在顶板上(如图所示)．问钢管受到几个力的作用？各是什么性质的力？方向怎样？画出钢管的受力示意图．本周作业上周作业完成情况教学主管日期、时间学生签名学科：物理学段：高一上册学生姓名教师联系电话：补充习题限时：30分钟总分：100分得分：______1、重为4 N的木块放在水平桌面上，桌面受到4 N的压力,以下说法正确的是( )A、这个压力就是重力，施力物体是地球B、这个压力就是重力，施力物体是木块C、这个压力的施力物体是木块，此压力是由于木块发生形变引起的D、这个压力的施力物体是地面，此压力是由于地面发生形变引起的2．下列各图中，所有接触面都是光滑的，所有P、Q两球都处于静止状态．P、Q两球之间不存在弹力的是( )3、如图为P物体对Q物体的压力的示意图，其中正确的是( )4．实验表明：弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x有如下关系F＝kx，下列说法正确的是( ) A．式中的k反映了某个具体弹簧的一种性质B．k与弹簧所受外力大小成正比C．x是弹簧伸长或缩短后的长度D．x是弹簧伸长或缩短后的长度相比不受力时长度的变化量5、在探究“弹簧弹力与形变的关系实验”中,弹簧不受力时的长度如图甲所示,当在弹簧下挂重2 N的钩码时长度如图乙所示.对此下列说法中正确的是( )A、该弹簧原长为41 cmB、挂2 N的钩码时,弹簧伸长了49 cmC、该弹簧的劲度系数为20 N/mD、该弹簧的劲度系数为25 N/m6、画出图中小球A所受的弹力方向.已知各接触面均光滑.7、一根轻弹簧的伸长(x)跟所受的外力(F)之间的关系如图所示，试求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)若弹簧原长l0=60 cm，当把弹簧压缩到40 cm长时，需要多大的压力？8、某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上1个钩码,并逐渐增加钩码的个数,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:(重力加速度取g=9.8 m/s2)钩码质量0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00m/×102 g标尺刻度15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50x/×10-2 m(1)根据所测数据，在如图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线.(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_________N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,，这种规格的弹簧的劲度系数为__________N/m.。