《科學探究：彈性》交互作用PPT(第2課時探究彈簧彈性的大小與伸長量的關係)

描述

《科學探究：彈性》交互作用PPT(第2課時探究彈簧彈性的大小與伸長量的關係)

第一部分內容：明確原理

一、實驗目的

1．探究彈簧彈力大小與伸長量的關係．

2．了解彈簧測力計的工作原理．

二、實驗器材

鐵架台、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、座標紙．

三、實驗原理與設計

1．如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，由二力平衡知識可知，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等．

2．透過改變懸掛鉤碼的數量來改變彈簧彈力的大小，彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長後的長度減去彈簧原來的長度進行計算．

四、實驗步驟

1．安裝實驗裝置，如圖2所示，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0.

2．在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度l1並記下鉤碼的質量m1.

3．增加鉤碼的個數，重複步驟2，計算出每次彈簧的伸長量x和彈簧彈性F，將資料填入表格．

五、數據分析

1．以彈性F(大小等於所掛鉤碼的重力)為縱座標，以彈簧的伸長量x為橫座標，用描點法作圖．連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，如圖3所示．

2．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數關係，函數表達式中常數即為彈簧的勁度係數，這個常數也可根據F－x圖線的斜率求解， k＝ΔFΔx.

六、注意事項

1．所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過度拉伸，超出它的彈性限度．

2．每次所掛鉤碼的品質差盡量大一些，從而使座標上描的點盡可能稀一些，這樣作出的圖線精確．

3．測彈簧長度時，一定要在彈簧垂直懸掛且處於平衡狀態時測量，刻度尺要保持垂直並靠近彈簧，以免增加誤差．

4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應注意一定要使各點均勻分佈在直線的兩側．

5．記錄數據時要注意彈性及彈簧伸長量的對應關係及單位．

七、誤差分析

由於彈簧原長及伸長量的測量都不便於操作，存在較大的測量誤差，另外由於彈簧自身的重力的影響，即當未放重物時，彈簧在自身重力的作用下，已經有一個伸長量，這樣所作圖線往往不過原點．

科學探究彈力PPT，第二部分內容：典例解讀

實驗原理及操作

如圖甲所示，用鐵架台、彈簧和多個已知質量且質量相等的鉤碼探究在彈性限度內彈簧彈力與彈簧伸長量的關係．

(1)為完成實驗，還需要的實驗器材有：________．

(2)實驗中需要測量的物理量有：______________________________________________.

(3)圖乙是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F－x圖線，由此可求出彈簧的勁度係數為________ N/m.圖線不過原點是由於________________．

(4)為完成此實驗，設計的實驗步驟如下：

A．以彈簧伸長量為橫座標，以彈性為縱座標，描出各組(x，F)對應的點，並以平滑的曲線連接起來；

B．記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度l0；

C．將鐵架台固定在桌上，並將彈簧的一端綁在橫樑上，在彈簧附近垂直固定一把刻度尺；

實驗數據處理及誤差分析

(2019•安徽滁州高一期末)某實驗小組做「探究彈性與彈簧伸長量的關係」的實驗，實驗時，先把彈簧平放在桌面上，用直尺測出彈簧的原長L0＝ 4.6 cm，再把彈簧垂直懸掛起來，在下端掛鉤碼，每增加一隻鉤碼記下對應的彈簧長度L，數據記錄如下表所示：

(1)依表中數據在圖中作出F－L圖線；

(2)由此圖線可得，此彈簧勁度係數k＝________N/m；

(3)圖線與L軸的交點座標大於L0的原因是_____________________________________.

實驗改進與創新

(2019•四川棠湖中學高一期末)用如圖所示的裝置測定彈簧的勁度係數，被測彈簧一端固定於A點，另一端用細線繞過定滑輪掛鉤碼，旁邊附有一豎直放置的公分刻度尺．當掛兩個鉤碼時，線上一定點P對應的刻度線如圖中的ab虛線所示，當掛三個鉤碼時，線上一定點P對應的刻度線如圖中的cd虛線所示．已知每個鉤碼的質量為50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2.ab虛線處刻度尺讀數為d1＝______m；則被測彈簧的勁度係數為________N/m.

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更新時間: 2024-07-04

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