自制多功能弹簧实验装置应用

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1、自制多功能弹簧实验装置的应用严涵江苏省南通市启秀中学江苏南通226006人教版高中物理必修1、2册书中，有关弹簧弹力测量，探究弹性势能和探究功能关系的内容中都用到了轻质弹簧。在平时教学中，由于弹簧不带刻度，因此需要与米尺，滑轮等其他实验工具配合使用。在使用过程中不易测量，带来操作不便，在实验过程中很难把握弹簧的使用力度。针对以上的情况，在平时教学过程中，我对实验器材进行了有效的改造，将弹簧、米尺、带滑轮木板和沙盒等有机的组合在一起，形成了一套多功能的实验器材，并通过平时的课堂教学多次实践，证明该套装置测量准确，容易让学生从实验过程中得出正确的物理结论,缩短了探究时

2、间，从而提升了课堂实验效率。1、可移固定螺丝2、轻质弹簧（可换）3、小球(玻璃，钢球）4、光滑长板5、毫米刻度尺6、可旋转固定滑轮7、可旋转固定支架8、长沙盒图1一、实验器材：多功能弹簧实验装置（学生用20cm弹簧一根，带刻度的长木板两块，带刻度可转动支架一付，可转动定滑轮2只，固定螺丝，带刻度的沙槽一只），光滑玻璃板一块，毛巾一条，钢球、玻璃球（直径d=2cm）各一只，天平一台，米尺一根，钩码若干只。如图（1）示。二、应用应用一：探究弹簧的弹力与形变量间的关系1、选用仪器：多功能弹簧实验装置，50g钩码若干，实物投影仪，计算机。第6页共6页测向右拉力F1测向左拉

3、力F2图21、实验装置：如图（2）所示，2、实验过程：a)调节装置水平；b)调节弹簧固定端，使测量端对齐0刻度；c)在装置右端加挂钩码，用实物投影仪投影弹簧形变量并读数；d)应用电子表格，探究弹簧伸长量与弹力关系；e)在装置左端加挂钩码，研究弹簧压缩量与弹力关系；f)用数据拟合线分析，弹簧劲度系数与不同弹簧的关系。3、数据处理可以用Execel电子表格自动绘图，结论直接而清楚；4、说明：在书本的实验中只演示了拉力的测量，通过改装在弹簧中心传过轻绳，就可以测量反向的拉力，从而使弹簧既可以拉伸又可以被压缩的特性体现出来。应用二：探究弹簧弹力的功WF与弹簧的形变量X2成

4、正比1、选用仪器：多功能弹簧实验装置，毛巾条一块，钢球一只。2、实验装置：如图（3）所示；图33、实验过程：用力将小球向左推并压弹簧，分别压缩1，2，3，4，5cm测出小球在毛巾上运动的位移：S1、S2、S3……4、实验表格：12345X(cm)S(cm)第6页共6页X21、实验原理：，能量守恒，弹簧的弹性势能转换为小球的动能，小球的动能又转化为克服摩擦力所做功的内能，即WF弹=W克f2、实验结论：通过数据分析，不难得出弹簧弹力的功与X2成正比。7、说明：书本这部分知识是通过微元积分法，进行的理论证明。通过该实验的完成，学生能依据已有知识迅速而准确的得出结论，作为

5、书本知识的补充不失为一个好的实验内容。应用三：探究弹簧弹力的功W与小球v2的关系1、选用仪器：多功能弹簧实验装置，图42、实验装置：如图（4）所示3、实验过程：用力压小球使弹簧压缩刻度分别为1，2，3…cm，测出小球弹回后做平抛时的水平位移S1，S2，S3…，4、实验表格：12345X(CM)S(CM)5、实验原理：=即,平抛水平位移,不同情况下是相同的，所以6、实验结论：通过数据分析：s∝x∝v,所以W∝x2∝v2，即外力的功与物体速度的平方成正比第6页共6页7、说明：本节内容是书本承上启下的一节内容，为学生探究动能和动能定理做铺垫，但是书本上采用的是无法准确测

6、量的橡皮筋进行实验，在实验过程中采用多根橡皮筋成比例增加弹力做功的方法来获得实验结果，在实验过程中要求的橡皮筋规格一致，而且还要学生利用纸带分析小车的运动速度，加大了探究的难度，也使得探究结论难以得出，实际教学过程也说明了这点。基于以上原因，多数一线老师都是以讲解为主，使实验失去了它存在的价值。而通过这套实验器材，学生利用已经学过的平抛知识，以及文中实验三中的内容，就很容易得出实验结论，而且与前面的知识联系紧密，一气呵成。应用四：探究功W与的关系（E0=0）1、选用仪器：多功能弹簧实验装置，金属球，玻璃球，钩码若干，2、实验装置：如图（5）所示图53、实验过程：l

7、先用钢球和玻璃球各做一次实验，使压缩替换的形变量相同，测出平抛的水平位移不同，大的小，即小。l用钩码悬挂法测出弹簧的劲度系数(参考实验一)，用天平测出两小球的质量，用米尺测出小球平抛飞行的高度。l用钢球改变重做几次实验。4、实验记录及表格=，=，=，=，=表格（1）钢球玻璃球X(m)S(m)(J)(J)第6页共6页表格（2）钢球1234X(m)S(m)(J)(J)5、实验原理：①k=②WF=2③h=④s=vt6、实验结论：①从表格（1）可知物体的动能不仅与物体的速度有关，还和质量有关，②从表格(1)和（2）中的(J)与(J)即能量守恒可以得出：物体的动能表达式为，

8、以及动能定