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第三章
实验一 探究弹力与弹簧伸长的关系
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一、实验目的
1．探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系．
2．学会用列表法、图象法、函数法处理实验数据．
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幻灯片 4二、实验原理
弹簧上的弹力与使它发生形变的外力在数值上是相等的，用悬挂法测量弹簧的弹力时，当弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与挂在弹簧下面的钩码的重力相等；弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出，其伸长量可以用弹簧的长度减去原长度求得，这样就可以定量研究弹力与弹簧伸长之间的关系了．
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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．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度L0，即原长．
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幻灯片 62．如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测出弹簧的总长并计算钩码的重力，填写在记录表格里．
3．改变所挂钩码的质量，重复上步的实验过程多次．
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幻灯片 7五、数据处理与结果分析
1．数据处理
(1)用公式x＝L－L0计算出弹簧各次的伸长量，填入上表．
(2)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．
(3)以弹簧伸长量为自变量，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．
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2．结果分析
由实验作出的弹力F与弹簧的伸长量x的关系图线得出弹力F与伸长x成正比，即F＝kx，其中k为弹簧的劲度系数．
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幻灯片 9六、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．要注意观察，适可而止．
2．测量弹簧原长时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差．
3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条平滑的曲线(或直线)上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线(或直线)的两侧．
4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．
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七、误差分析
1．测量弹簧原长、伸长量时的测量误差．
2．图象描点时的误差.
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幻灯片 12 做“探究弹力与弹簧伸长的关系”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，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
对实验步骤的考查
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幻灯片 13D．依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，不行再写成二次函数
F．解释函数表达式中常数的物理意义
G．整理仪器
请将以上步骤按操作的先后顺序排列起来：
__________________________.
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解析：在做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，首先应将弹簧的一端固定于铁架台的横梁上，在弹簧的附近竖直固定一把刻度尺，并测出弹簧自然下垂时的长度L0，然后才在弹簧下端悬挂钩码进行实验，作图探究弹力与伸长量的关系式，故实验步骤的先后顺序为CBDAEFG.
答案：CBDAEFG
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【题后总结】(1)先挂弹簧，再测弹簧原长的目的是减小弹簧自身重力影响而带来的误差．
(2)实验步骤遵循：先测力 F(挂钩码)再测弹簧相应长度 L，再寻求力 F与长度 L的关系(数据处理)
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幻灯片 16 某同学用如图所示装置做“探究弹力与弹簧伸长关系”的实验．
他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上1个钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：(重力加速度取g＝9.8 m/s2)
实验数据的处理与分析
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幻灯片 18(1)根据所测数据，在如图所示的坐标纸上画出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码质量m的关系曲线．
(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在______N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，这种规格弹簧的劲度系数为 _____N/m.
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幻灯片 19解析：(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上．偏差比较大的点舍去，不在线上的点尽量平均分布在线的两侧，如图所示．
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【题后总结】(1)数据处理过程要注意单位．
(2)画图时要注意标度及用平滑的曲线(或直线)连接.
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谢谢观看！
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