2012届高三物理第二轮专题讲座 探究弹力与弹簧伸长量的关系 验证力的平行四边形定则(3) 新人教版.doc

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1、探究弹力与弹簧伸长量的关系验证力的平行四边形定则实验目的1.探究弹力与弹簧伸长的定量关系.2.学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法.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重力大小相等.2.用刻度尺测出弹簧在不同的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,用平滑的曲线连接起来,根据实验所得的图线,就可探知弹力大小与伸长量的关系.-12-用心爱心专心实验器材轻质弹簧(一根),钩码(

2、一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板.实验步骤1.如图所示,将铁架台放于桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上,在挨近弹簧处将刻度尺(最小分度为mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻度尺是否竖直.2.记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0.-12-用心爱心专心3.在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,记下弹簧下端所对应的刻度L1.钩码个数刻度伸长量x弹力F0123…6L0=L1=L2=L3=…L6=x1=L1-L0x2=L2-L0x3=L3-L0…x6=L6-L0F1=F2=F3=…F6=-12-

3、用心爱心专心4.用上面方法,记下弹簧下端挂2个、3个、4个……钩码时,弹簧下端所对应的刻度L2、L3、L4……,并将所得数据记录在表格中.5.用xn=Ln-L0计算出弹簧挂1个、2个、3个……钩码时弹簧的伸长量,并根据当地重力加速度值g,计算出所挂钩码的总重力,这个总重力就等于弹簧弹力的大小,将所得数据填入表格.6.根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标.7.按照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都在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相

4、同.8.以弹簧的伸长为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行则考虑二次函数.9.解释函数表达式中常数的物理意义.数据处理根据所测数据在坐标纸上描点,以弹力为纵坐标,以弹簧伸长为横坐标.按照图中各点的分布与走向,尝试作一条平滑的曲线(包括直线),如果所画的点不在同一条曲线上,那么应该使曲线两边的点数大致相同.根据图象形状,利用数学知识,写出以弹簧伸长为自变量,弹力为函数的函数关系式.理解函数表达式中常数的物理意义.本实验最终得到弹力与弹簧伸长量之间的关系,在误差范围内有F=kx,其中F为弹力,x是弹簧伸

5、长量,k是一个由弹簧决定的物理量.注意事项1.实验过程中,注意拉力不要超过弹簧弹性限度.测量弹簧长度时,不要用手拉弹簧,在弹簧自然竖直状态去测量.2.强调实验的探索性,即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系,如果是验证性实验,在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律,但这是个探索性实验,实验前并不知道这个规律,所以描点以后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拟合这些点.3.做出直线之后,要用初中学过的正比例函数(一次函数)的知识写出直线所代表函数解析式,即写出F=kx.然后选定一

6、组F和x,从而确定k的值.但这个实验的重点在于它的探索性,比例系数的精确度不是重点.4.要认识系数k的物理意义,即在伸长量一定时k越大弹力也越大,它反映了弹簧的“劲度”.5.使用弹簧的伸长数据时应采用(l-l0),即弹簧长度变化量.如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长,得到的不是正比例函数.误差分析1.本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.2.弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响.3.为了减小误差,要尽量多测几组数据.实验目的验证力的合成的平行四边形定则.实验原理当两个力共同作用使橡皮条伸长到结点O,一个

7、力作用也使橡皮条伸长到结点O-12-用心爱心专心时,这一个力就是前两个力的合力.实验器材方木板一块,弹簧秤两个,白纸,橡皮条一段,细绳套两个,图钉(若干),三角板,刻度尺,铅笔.实验步骤1.用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上.2.用图钉把橡皮条一端固定在板上的A点,用两条细绳套系在橡皮条的另一端.3.用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O(如图所示).4.用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数.在白纸上按比例作出两个弹簧的拉力F1和F2的图示.利

8、用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F.5.只用一个弹簧秤,通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳的方向,按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹簧秤的拉力F′的图示.6.比较F′与用平行四边形定则求得的合力F,在实验误差允许的范围内是否相等.7.改变两个分力F1和F2的大小和夹角,再重复实验两

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