实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
一、实验目的
1.探究弹力与 的定量关系.
2.学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据.
二、实验原理
1.弹簧受力会发生形变,形变的大小与受到的外力有关.沿着弹簧伸长的方向拉弹簧,当形变稳定时,弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是 的.
2.用悬挂法测量弹簧的弹力所运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力大小 这一原理.
3.弹簧的长度可用刻度尺直接测出,伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算,这样就可以探究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了.
三、实验器材
轻质弹簧(一根)、钩码(一盒)、铁架台、铅垂线、坐标纸、 .
四、实验步骤
图S2-1
1.如图S2-1所示,将铁架台放在桌面上(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(分度为1mm)固定于铁架台上,并用 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.在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码 后,记下弹簧下端所对应的刻度L1.
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计算出弹簧下端挂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.
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钩码个数
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0
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1
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2
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3
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…
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6
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刻度
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…
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伸长量x
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…
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弹力F
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…
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6.根据所测数据在坐标纸上描点,最好以 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).所描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,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.
热点一 实验原理与实验操作
例1在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测量弹簧的劲度系数”的实验中,实验装置如图S2-2甲所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力,实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在绳子的下端,每次测量相应的弹簧的总长度.
