;;1.实验目的
(1)学会用列表法和处理实验数据.?
(2)归纳探究弹簧弹力与形变量之间的定量关系.
2.实验原理
弹簧受到拉力作用会伸长,平衡时弹簧产生的弹力和外力大小;弹簧的伸长量越大,弹力也就越大.?
;3.实验器材
铁架台、弹簧、钩码、、坐标纸.?
4.实验步骤
(1)安装实验仪器(如图所示).
;(2)测量弹簧的(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量),列表作出记录,要尽可能多测几组数据.?
(3)根据所测数据在坐标纸上描点,以力为纵坐标,以弹簧的伸长量为横坐标.
(4)按照在图中所绘点的分布与走向,尝试作出一条平滑的曲线(包括直线),所画的点不一定正好在这条曲线上,但要注意使曲线两侧的点数大致相同.
(5)以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数,首先尝试一次函数,如果不行再考虑二次函数.
;5.数据处理
(1)列表法.
将测得的F、x填入设计好的表格中,可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的.
(2)图像法.
以弹簧伸长量x为横坐标、弹力F为纵坐标,描出F、x各组数据相应的点,作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线.
;命题一课标教材原型实验[基础考查]
例1(2024年佛山检测)某同学在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,设计了如图甲所示的实验装置.
;(1)在实验中,以下说法正确的是.?
A.弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度
B.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D.用几个不同的弹簧,各测出一组拉力与伸长量,可得出拉力与伸长量成正比
;【解析】(1)弹簧被拉伸时,不能超出它的弹性限度,否则弹簧会损坏,A正确;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要保证弹簧位于竖直位置,使钩码的重力大小等于弹簧的弹力,要待钩码平衡时再读数,B正确;弹簧的长度不等于弹簧的伸长量,伸长量等于弹簧的长度减去原长,C错误;应该用同一个弹簧,分别测出几组拉力与伸长量,得出弹力与形变量成正比,D错误.
;(2)如图乙所示,???某根弹簧所受拉力F与伸长量x之间的关系图,由图可知,该弹簧的劲度系数是N/m.?
;(3)该同学用此弹簧制作成一把弹簧秤,丙图是某次测力时的弹簧秤指针位置的示意图,则该力的大小为N.?
;变式1(2024年广东实验中学测试)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.
(1)将弹簧自然悬挂在铁架台上,将刻度尺竖直固定在弹簧一侧,待弹簧
时,长度记为L0;弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在砝码盘中每次增加10g砝码,弹簧长度依次记为L1至L6,数据如下表所示.?
表中有一个数值记录不规范,代表符号为.由表可知所用刻度尺的
最小分度为.?
;【解析】(1)从测量长度数据可知,小数点后第2位为估读数值,该位数字对应毫米刻度的下一位,则此刻度尺的最小精度应为1mm,故L3读数错误.
;(2)如下图是该同学根据表中数据作的图像,纵轴是砝码的质量,横轴是弹簧长度与(填“L0”或“Lx”)的差值.?
(3)由图可知弹簧的劲度系数为N/m;通过图像和表可知砝码盘的质量为g.(结果保留两位有效数字,重力加速度g取9.8m/s2)?
;?;(4)图线明显偏离直线,可能的原因是__________________________.?
;命题二拓展创新实验[能力考查]
实验创新方向;例2(2023年浙江卷)如图所示,某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂,探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系.在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码,静止时指针所指刻度xA、xB的数据如表.
钩码个数为1时,弹簧A的伸长量ΔxA=cm,弹簧B的伸长量ΔxB=
cm,两根弹簧弹性势能的增加量ΔEp(填“=”“”或“”)mg(ΔxA+ΔxB).?
;【解析】钩码个数为1时,弹簧A的伸长量ΔxA=8.53cm-7.75cm=0.78cm.弹簧B的伸长量ΔxB=18.52cm-16.45cm-0.78cm=1.29cm.根据系统机械能守恒定律可知两根弹簧增加的弹性势能等于钩码减少的重力势能和弹簧减少的重力势能之和ΔEp(0.1852-0.1645)mg=0.0207mg,又mg(ΔxA+ΔxB)=0.0207mg,可得ΔEpmg(ΔxA+ΔxB).
;变式2(2024年广东四校联考)小明在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系后,利用如图器材,测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数.实验步骤如下:
;A.将弹簧拉力器一端固定在支架上,另一端系一个绳套
B.水桶装入一定量的水,用体重计