物体间的相互作用总复习
39页1、实验(一) 探究弹力与弹簧伸长量的关系,【实验目的】 1探究弹力与弹簧伸长的定量关系 2学会利用图象研究两个物理量之间的关系的方法,【实验原理】 1如图所示,弹簧在下端悬挂钩码时会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等,2用刻度尺测出弹簧在不同的钩码拉力下的伸长量x,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的关系,【实验器材】 轻质弹簧(一根),钩码(一盒),刻度尺,铁架台,重垂线,坐标纸,三角板 【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,在挨近弹簧处将刻度尺(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在弹簧下端挂上一个钩码,待钩码静止后,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xnLnL0计算出弹簧挂1个、2
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 6根据所测数据在坐标纸上描点,最好以弹簧弹力为纵坐标,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,【注意事项】 1实验过程中,注意拉力不要超过弹簧弹性限度测量弹簧长度时,不要用手拉弹簧,在弹簧自然竖直状态去测量 2强调实验的探索性,即实验前并不知道弹力和弹簧的伸长有什么关系,如果是验证性实验,在坐标纸上描点以后所作直线的根据就是所验证的规律,但这是个探索性实验,实验前并不知道这个规律,所以描点以后作的曲线是试探性的,只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来拟合这些点,3做出直线之后,要用初中学过的正比例函数(一次函数)的知识写出直线所代表函数解析式,即写出Fkx.然后选定一组F和x,从而确定k的值但这个实验的重点在于它的探索
3、性,比例系数的精确度不是重点 4要认识系数k的物理意义,即在伸长量一定时k越大弹力也越大,它反映了弹簧的“劲度” 5使用弹簧的伸长数据时应采用(ll0),即弹簧长度变化量如果实验中不用弹簧的伸长而用弹簧的总长,得到的不是正比例函数,【误差分析】 1本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差 2弹簧竖直悬挂时,未考虑弹簧自身重力的影响 3为了减小误差,要尽量多测几组数据,(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”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,分别测出几组拉力与伸长量,得出拉力与伸长量之比相等,(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验,他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长,用直尺测出弹簧的原长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( ) A B,C D,解析:(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象,在
4、弹性限度内通过增减钩码的数目,以改变对弹簧的拉力,来探究弹力与弹簧伸长量的关系,所以A、B正确 (2)考虑弹簧自身重力的影响,当不挂钩码时,弹簧的伸长量x0,所以C正确 答案:(1)AB (2)C,下表是某同学为“探究弹力与弹簧伸长量的关系”所测的几组数据: (1)请你在图中的坐标纸上作出Fx图线; (2)写出图线所代表的函数式(x用m为单位):_;,(3)写出函数表达式中常数的物理意义_; (4)若弹簧的原长为40 cm,并且以弹簧的总长度l为自变量,写出函数表达式(以N和m为单位):_. 思路点拨:Fx图线应为过原点的一条直线,所以作图时应用直线将所描各点连接起来,连结时应使尽可能多的点落在这条直线上,不在这条直线上的点应均匀地分布在直线的两侧图线的斜率表示弹簧的劲度系数,解析:(1)将x轴每一小格取为1 cm,y轴每一小格取为0.25 N,将各点描到坐标纸上,并连成直线,如图所示 (2)由图象得F20x. (3)函数表达式中的常数表示该弹簧每伸长(或压缩)1 m,其弹力增加20 N. (4)F20(L0.4) 答案:见解析,点评:在物理学中经常用图象处理物理问题,应用图象的好处是
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