第三章 实验：探究弹簧弹力与形变的关系（课件 学案）高中物理 教科版（2019）必修 第一册

(课件网) 实验：探究弹簧弹力与形变的关系 目 录 01. 基础知识·准落实 02. 必备技能·细培养 03. 教学效果·勤检测 基础知识·准落实 梳理归纳 自主学习 01 一、实验目的 1. 知道科学探究的过程，探究弹簧弹力和弹簧形变的关系。 2. 会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。 二、实验原理与设计 1. 基本思想：二力平衡。 2. 实验原理 （1）弹簧弹力F的测量 如图所示，弹簧下端悬挂静止的钩码处于平衡状态，根据二 力平衡条件可知：弹力的大小与所挂钩码的重力的大小相 等，即F＝mg。 （2）弹簧伸长量x的测量 弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可用刻度尺测出，弹 簧的伸长量x＝l－l0。 （3）图像法分析数据 以弹簧受到的弹力F为纵轴，弹簧伸长的长度x为横轴，建立 平面直角坐标系。作出F-x图像，探究实验结论。 三、实验器材 　铁架台（带横杆）、毫米刻度尺、重垂线、下端带挂钩的轻弹簧、 钩码若干、坐标纸、铅笔等。 四、实验步骤 1. 测量原长 如图所示，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂 所达到的刻度尺位置。用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度 l0，即原长。 2. 测量弹簧总长度和弹力 在弹簧下端挂上质量为m1的钩码，测出静止时弹簧的长度l1，记录 m1和l1，并计算出弹簧的伸长量x1＝l1－l0。 3. 重复实验 改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、…和相 应的弹簧长度l2、l3、…，填入表中。 序号 钩码质量m 弹簧长度l 伸长量x 弹力F 1 2 3 4 五、数据处理 1. 作图 以弹簧受到的弹力F为纵轴，弹簧伸长的长度x为横轴，根据表中的 数据在坐标上描点，按照各点的分布和走向，尝试作一条平滑的曲 线（包括直线），弹力F随弹簧伸长量x变化的图线如图所示。根据 图线可知，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧的伸长量x成 正比。 2. 计算弹簧的劲度系数 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， 则有F＝kx，其中常数k为弹簧的劲度系数，大小等于F-x图像的斜 率，即k＝。 六、误差分析 产生原因 减小方法 系统 误差 弹簧自身重力 选轻质弹簧 钩码标值不准确 用弹簧测力计测量比较后选用 偶然 误差 弹簧拉力大小不稳定 稳定后再读数 弹簧长度测量不准确 固定刻度尺，多次测量 描点、作图不准确 坐标轴的标度尽量大些，使尽量多的点落在线上或均匀分布于线的两侧 七、注意事项 1. 所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。 2. 测量弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量， 刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。 3. 连线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各 点均匀分布在直线的两侧。 4. 记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。 必备技能·细培养 诱思导学 触类旁通 02 题型一 实验原理与操作 【典例1】　如图所示，用铁架台、弹簧和多个未知质量但质量相等 的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与伸长量的关系。 （1）为完成实验，除了图中提供的实验器材，你还需要的实验器材 有： 、 。 刻度尺　 弹簧测力计（天平也可）　 解析：实验需要测量弹簧的长度、伸长量，因为钩码的质量未知，所以要测量钩码的质量或重力，故还需要的实验器材有：刻度尺、天平或弹簧测力计。 （2）实验中，除测量钩码的重力外，你还需要测量的物理量有： 、 。 解析：为了测量弹簧的伸长量，由 胡克定律可知，实验中还应测量弹簧的 原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应 的长度。 弹 簧原长　 弹簧挂不同个数的钩码时所对应的长度　 （3）为完成该实验，设计的实验步骤如下： A. 以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x， F）对应的点， ... ...