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实验目的 探索弹力和弹簧伸长的定量关系，并学习所用的科学方法. 实验原理 弹簧受到拉力会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等;弹簧的伸长越长，弹力也就越大. 实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干个. 实验步骤 1.将弹簧挂在铁架台上，用刻度尺量出弹簧的自然长度. 2.在弹簧下端挂质量为ml的钩码，量出此时弹簧的长度1，记录ml和l，填入自己设计的表格中 3.改变所挂钩码的质量，量出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度2、3、4、5，并得出每次弹簧的伸长量l，2，3，4，5. 4.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. 5.由图线所代表的变化规律写出以为自变量的函数表达式. 6.解释函数表达式中常数的物理意义. 重点问题 1.实验注意事项 (1)测量弹簧的原长，要竖直悬挂(不挂重物)测量，如图2—67(1)所示，不能平放在桌面上测量. (2)所挂重物重量不能太大，以免超过弹性限度. (3)正确理解弹簧的伸长量，如图2-67(2)中挂钩码时，弹簧的长度为z，则弹簧的伸长量为=-0，即弹簧的伸长量是指弹簧受到拉力时的长度与原长之差. 2.实验的结论 本实验的结论即胡克定律：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度成正比，写成公式就是：F=，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数.劲度系数是一个有单位的 量，在国际单位制中，F的单位是牛，的单位是米，的单位是牛/米.符号是“N/m”，不同的弹簧其劲度系数并不相同，劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力. 3.胡克定律的适用范围物体的形变过大，超出一定限度，上述正比关系将不再成立，这时即使撤去外力，物体也不能安全恢复原状.这个限度叫做弹性限度，胡克定律在弹性限度内适用弹性限度内的形变叫做弹性形变. 【例题1】一个弹簧秤，由于更换弹簧，不能直接在原来准确的均匀刻度上读数.经测试，不挂重物时，示数为2N;挂100N的重物时，示数为92N(弹簧仍在弹性限度内).那么，当读数为20N时，所挂物体的实际重力为多少? 解析：根据胡克定律： F=，即 设弹簧秤刻度每lN长度为0m，则有 ，解得G=20N 故所挂重物的实际重力为20N. 说明：(1)弹簧的伸长跟受到的拉力成正比是弹簧秤刻度的原理(2)弹簧秤的刻度是均匀的. 【例题1】在描点作图时，如果不是以弹簧的伸长量x为横坐标、弹簧受到的拉力F为纵坐标，而是以弹簧的总长度为横坐标，以所挂钩码的质量F为纵坐标.那么，得出的图线会有什么变化? 解析：一般作图是以弹簧的伸长量x为横坐标，以弹簧受到的拉力F为纵坐标，这样得出的函数图象为过原点的直线.即满足F=，若以题设为坐标轴，弹簧所满足的基本规律不应改变，此时F=mg，=-0，故函数表达式为 由此式可知图象不过原点且与轴的截距为0，是斜率为的一条倾斜直线.如2-68所示. 说明：本实验为一探索性实验，通过对实验数据的分析，找出弹簧的伸长量跟受到的拉力的关系，通常作出F-图象，得到一条过原点的直线，从而证明F与成正比.但在求解与实验相关的问题时，常从实验原理出发，进行推理分析.这种逆向思维方法，请同学们引起重视. (责任编辑：admin) |