高中物理同步重难讲练之相互作用专题13实验：探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版

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1、专题13实验：探究弹力和弹簧伸长的关系一、实验原理和方法1．弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码处于平衡状态，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等．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．图象法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图象，根据图象可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系．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．按图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0.2．

2、在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力．3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格．以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量．1234567F/Nl/cmx/cm四、数据处理1．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，如图所示．2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据Fx图线的斜率求解，k＝.3．得出弹力和弹簧伸长

3、量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．五、误差分析1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据．2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧．六、注意事项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．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，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．3．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．4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量

4、的对应关系及单位．7．某同学探究弹力与弹簧伸长的关系．【典例1】(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(选填“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：代表符号L0LxL1L2L3L4L5L6数值(cm)25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．

5、由表可知所用刻度尺的最小分度为________．(3)如图，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(选填“L0或Lx”)．(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9.8N/kg).【答案】　(1)竖直　(2)静止　L3　1mm　(3)Lx(4)4.9　10【典例2】将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看做一根新弹簧，设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1，原细弹簧(记为B)劲

6、度系数为k2，套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3.关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：和电阻并联相似，可能是乙同学：和电阻串联相似，可能是k3=k1＋k2丙同学：可能是k3=（1）为了验证猜想，同学们设计了相应的实验．(装置见图甲)（2）简要实验步骤如下，请完成相应填空．①将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；②在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；③由F=______计算弹簧的弹力，由x=L1－L0计算弹簧

7、的伸长量，由k=计算弹簧的劲度系数；④改变_______，重复实验步骤②、③，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；⑤仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3.比较k1、k2、k3并得出结论．（3）图乙是实验得到的图线，由此可以判断______同学的猜想正确．【答案】nmg钩码的个数乙【跟踪训练】1．(多选)关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，以下说法正确的是(　　)A．弹簧被拉伸时，拉力越大越好B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉

8、力，要在钩码处于静止状态时读数D．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量【答案】BC　【解析】弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，选项A错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态，此时弹簧的弹力等于钩码的重力，选项B正确；用悬挂钩码