3.1.2 探究弹力和弹簧伸长量的关系教案--高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx

《3.1.2 探究弹力和弹簧伸长量的关系教案--高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.1.2 探究弹力和弹簧伸长量的关系教案--高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docx（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、探究弹力和弹簧伸长量的关系实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系1、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、图像法、函数法处理实验数据。2、实验原理（1）弹簧受到拉力时会伸长，伸长量越大，弹力就越大。（2）弹簧平衡时，弹簧产生的弹力和外力相等。3、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。4、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，在靠近弹簧处将刻度尺（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。（3）在弹簧下端挂上1个钩码，待钩码静止后，记下弹簧下端所对

2、应的刻度L1。（4）用上面的方法，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g，计算出所挂钩码的重力，弹簧的弹力大小等于重力的大小，并将所得数据填入表格中。钩码个数刻度伸长量弹力F0123.nL0=L1=L2=L3=.Ln=X1= L1 - L0X2=L2 - L0X3=L3 - L0.Xn=Ln - L0F1 =F2 =F3 =.Fn =（6）以弹簧弹力为纵坐标，弹簧的伸长量为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点。（7）按照图中各点的分布，作出一条平滑的曲

3、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同。（8）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数式，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。5、误差分析（1）由于弹簧本身重力的影响，直线近似过坐标原点。（2）刻度尺读数不准确造成测量误差。6、注意事项（1）所挂钩码不要过重，以免弹簧超出它的弹性限度。（2）每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标纸上描出的点尽可能稀疏一些，这样作出的图线较为精确。（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，

4、所描的点不一定都落在这条曲线上，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与弹簧伸长量的对应关系及单位。二、 题型训练1、一组同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，先测出弹簧自然下垂时指针指示的标尺刻度，然后在该弹簧下端逐个加挂钩码，弹簧始终处于弹性限度内，依次测出指针指示的标尺刻度，得到下表：代表符号钩码个数012345标尺刻度（cm）15.0018.4822.0025.4729.0632.45实验中所挂的每一个钩码，质量都是50克，重力加速度大小取。（1）当弹力为F时，弹簧的伸长量为x，该弹簧劲度系数的表达式_；（2）采用逐差法处理实验数据，分别计算：，_；

5、（3）根据以上差值，每加挂一个钩码，可以求出弹簧的平均伸长量_；（4）这根弹簧的劲度系数_N/m。2、一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：(1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的Fx图像，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度。请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0_cm，弹簧的弹性系数k_N/m。该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x_cm。(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所示。下列表述正确的是_。Aa的原长比b的长Ba的劲度系数比b的大Ca的劲度系数比b的小D测得的弹力与弹簧的长度成正比。3、

6、某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_状态。(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小与弹簧长度的关系图像。由此图像可得该弹簧的原长_cm，劲度系数_。(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度_cm。4、探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，组成了如图所示的装置，所用的每个钩码的质量都是30g他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，在坐标系中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系的图线(弹簧认为是轻弹簧，弹力始

7、终未超出弹性限度，取g10m/s2)（1）由图线求得该弹簧的劲度系数k_N/m.原长_cm(结果均保留两位有效数字)，（2）某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用毫米刻度尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把LL0作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的（_）5、某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；

8、通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2）已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm（1）将表中数据补充完整：_；_P1P2P3P4P5P6x0（cm）2.044.066.068.0510.0312.01x（cm）2.645.267.8110.3012.9315.41n102030405060k（N/m）16356.043.633.828.8（m/N）0.00610.0179

9、0.02290.02960.0347（2）以n为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出1/kn图像（3）题（2）图中画出的直线可近似认为通过原点若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k_N/m答案1、【答案】；10.45；3.5；14【详解】(1)根据胡克定律得(2)计算得(3)弹簧的平均伸长量(4)弹簧的劲度系数2、【答案】8；25；20；B【详解】(1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为x08cm，在Fx图像中斜率代表弹簧的劲度系数，则，在乙图中弹簧秤的示

10、数F3.00N，根据Fkx，可知，故此时弹簧的长度Lx+x020cm。(2)A。在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；BC斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；D弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误。3、【答案】竖直；4；50；10【详解】(1)悬挂重物后，弹簧沿竖直方向伸长，要测量弹簧沿竖直方向上的伸长量，刻度尺要保持竖直状态(2)如果以弹簧长度为横坐标，弹力大小为纵坐标，作出图像，那么图像与横轴的截距表示弹簧的原长，图像的斜率表示弹簧的劲度系数，所以根据图像可知，该弹簧的原长(3)劲度系数(4)弹簧测力计的最小分度为

11、0.2N，则弹簧测力计的示数表示弹力的大小，即所以该弹簧的长度为4、【答案】(1)27(2529)；6.0cm；C；【分析】（1）对弹力于弹簧长度变化关系的分析图线跟坐标轴交点，表示弹力为零时弹簧的长度，即为弹簧的原长由画得的图线为直线可知弹簧的弹力大小与弹簧伸长量成正比（2）结合该实验中的注意事项分析即可【详解】（1）根据胡克定律F=k（x-x0）即F=kx-kx0，图象斜率等于弹簧的劲度系数，故：当F=0时，x=x0，即图象与x轴的交点等于弹簧的原长，即x0=6.0cm（2）把弹簧悬挂后，由于弹簧自身有重力，在不加外力的情况下，弹簧已经有一定的伸长故C正确，ABD错误故选C5、【解析】试题分析：（1）中；（2）图线如图：（3）由图线可知直线的斜率为，故直线方程满足，即（N/m）（在之间均可）由于60匝弹簧的总长度为11.88cm；则n匝弹簧的原长满足，代入可得：（在之间均可）考点：测量弹簧的劲度系数实验；【答案】（1）81.70.0122（2）如图所示（3）（1.671.83）103/n、（3.313.62）/l0学科网（北京）股份有限公司