2025年上海暑期初升高(新高一)衔接自学课讲义知识点14 探究弹簧弹力与形变量的关系.docxVIP

衔接点014探究弹簧弹力与形变量的关

初中阶段

高中阶段

弹簧测力计的原理及使用。

探究弹簧弹力与形变量的关系。

初中物理

高中物理

异同点

弹簧测力计的

原理及使用

探究弹簧弹力与形变量的关系

初中物理主要讲了弹簧测力计的原理及使用,在初中实验中也定性的说明了弹簧拉力大小与弹簧伸长量之间的关系。但高中物理主要是探究弹簧弹力和形变量的关系,用到的实验原理上是相似的,但是实验过程中的实验方法以及实验数据的处理是不同的,同时高中物理更加注重实验误差的分析。

一,弹簧测力计的构成及原理：

弹簧测力计是由弹簧,挂钩,刻度盘,指针,外壳,吊环组成的。它是利用一下原理制成的：在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。（弹簧伸长长度跟所受拉力成正比）

二,弹簧测力计的使用：

（1）观察在自然状态下指针是否指在0刻度线上

（2）检查测力器是否被卡住,拉一下弹簧挂钩看看是否灵活

（3）将物体挂在弹簧测力计上,使测力计力的作用线与弹簧伸缩方向在同一直线（否则会导致测量不准确）,待指针稳定后读数。

一,实验目的

1．探究弹簧弹力与形变量的关系。

2．学会用列表法,图像法,函数法处理实验数据。

二,实验原理

1．如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。

2．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。这样就可以研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

铁架台,弹簧,毫米刻度尺,钩码若干,坐标纸。

四,实验步骤

1．按实验原理图安装实验装置,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度l0。

2．在弹簧下端悬挂一个钩码,平衡时记下弹簧的总长度并记下钩码的重力。

3．增加钩码的个数,重复上述实验过程,将数据填入表格,以F表示弹力,l表示弹簧的总长度,x＝l－l0表示弹簧的伸长量。

1

2

3

4

5

6

7

F/N

0

l/cm

x/cm

0

五,数据处理

1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,用描点法作图。连接各点,得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线,如图所示。

2．以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量之间的函数关系,函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数,这个常数也可据F－x图线的斜率求解,即k＝eq\f(ΔF,Δx)。

六,误差分析

1．由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测量误差。

2．由于弹簧自身重力的影响造成误差,当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量,这样在作图线时,图线在x轴有一截距。

3．描点,作图不准确也会引起误差,所以每次所挂钩码的质量差适当大一些,从而使坐标纸上描的点尽可能分散,这样作出的图线更精确。

1．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中,弹簧弹力的大小为F,弹簧的形变量（伸长量或压缩量）为x,下列说法正确的是（）

A．实验中劲度系数k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来,而没有其他的方法

B．如果没有测出弹簧原长,用弹簧长度l代替x,F－l图线也是一条过原点的直线

C．利用F－x图线可求出劲度系数k

D．实验时要把所有点连到线上,才能探索得到真实规律

【答案】C

【解析】该实验中进行数据处理,可以采用图像法,并非只能用逐个计算的方法来求劲度系数k,故A错误,用弹簧长度l代替x,F－l图线不过原点,故B错误,在F－x图像中图线的斜率表示劲度系数,故利用F－x图线可以求出k的值,故C正确,实验时并非把所有点连到线上,而是让线穿过尽量多的点,不能穿过的点均匀分布在线的两侧,故D错误。

2．图甲为某同学用力传感器“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验情景。用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧,读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F（从电脑中直接读出）。所得数据记录在下列表格中：

拉力大小F/N

0.45

0.69

0.93

1.14

1.44

1.69

标尺刻度x/cm

57.02

58.01

59.00

60.00

61.03

62.00

（1）从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm。

（2）根据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x的关系图像。

（3）由图像求出该弹簧的劲度系数为________N/m,弹簧的原长为________cm.（结果均保留三位有效数字）

【答案】（1）63.60（2）见解析图（3）24.855.2

【解析】（1）由题图乙可知,刻度尺的最小分度值为0.1cm,故读数为63.60cm。

（2）根据表中数据,利用描点法作出对应的图像如图所示：

（3）由胡克定律可知,图像的斜率表示劲度系数,则k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(1.6