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物理必修1(鲁科版)第四章-相互作用探究弹簧伸长量与弹力的关系实验


第四章 相互作用 实验 探究弹簧伸长量与弹力的关系 第四章 相互作用 一、实验目的 1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系. 2.学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数据. 3.验证胡克定律. 栏目 导引 第四章 相互作用 二、实验原理 1. 用悬挂法测量弹簧的弹力 F: 弹簧下端悬挂的钩码静止时, 弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等, 在弹簧下端悬挂 不同的钩码个数,并分别求出重力,从而得到弹簧弹力. 2. 测出弹簧的伸长量 x: 弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度 可以用刻度尺测出, 其伸长量可以用弹簧伸长后的长度减去原 长来求得. 栏目 导引 第四章 相互作用 3.探究弹力和弹簧伸长的关系: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间的关系. 4.求弹簧的劲度系数:弹簧的弹力 F 与其伸长量 x 成正比, F 比例系数 k= x 即为弹簧的劲度系数;另外,在 F-x 图象中直 线的斜率也等于弹簧的劲度系数. 栏目 导引 第四章 相互作用 三、实验器材 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸. 四、实验步骤 1.按图安装实验装置,记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻 度 l0. 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. 栏目 导引 第四章 相互作用 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. 1 2 3 4 5 6 7 F/N l/cm x/cm 0 0 栏目 导引 第四章 相互作用 五、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 ΔF 可据 F-x 图线的斜率求解,k= . Δx 栏目 导引 第四章 相互作用 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.每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使坐标上描的点 尽可能稀一些,这样作出的图线精确. 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,刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差. 4.描点画线时,所描的点不一定都落在一条曲线上,但应注 意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧. 5.记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位. 栏目 导引 第四章 相互作用 七、误差分析 由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作, 存在较大的测量 误差,另外由于弹簧自身的重力的影响,即当未放重物时,弹 簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样所作图线往 往不过原点. 栏目 导引 第四章 相互作用 实验原理及操作 如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量 相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系. 栏目 导引 第四章 相互作用 (1)为完成实验,还需要的实验器材有:________. (2)实验中需要测量的物理量有: _____________________________________________________ _________

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