实验:探究弹力和弹簧伸长量的关系
[学习目标] 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.能根据Fx,Fl图象求出弹簧的劲度系数.
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.按如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.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.
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F/N
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l/cm
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x/cm
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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.测量弹簧长度时,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的对应关系及单位.