2.4实验实验 :探究弹弹力和弹弹簧伸长长的关系验证验证 力的平行四边边形定则则知 识识 精 要一探究弹弹力与弹弹簧伸长长的关系1.实验实验 目的(1)探究弹弹力与弹弹簧伸长长的定量关系.(2)学会利用图图象研究两个物理量之间间的关系的方法.2.实验实验 原理(1)如图图所示,弹弹簧在下端悬悬挂钩码时钩码时 会伸长长,平衡时弹时弹 簧产产生的弹弹力与钩码总钩码总 重力大小相等.(2)用刻度尺测测出弹弹簧在不同的钩码钩码拉力下的伸长长量,建立坐标标系,以纵纵坐标标表示弹弹力大小F,以横坐标标表示弹弹簧的伸长长量x,在坐标标系中描出实验实验 所测测得的各组组(x,F)对应对应 的点,用平滑的曲线线连连接起来,根据实验实验所得的图线图线 ,就可探知弹弹力大小与伸长长量间间的关系.3.实验实验 器材除轻质弹轻质弹 簧(一根),钩码钩码 (一盒),刻度尺,铁铁架台外,还还需重垂线线,坐标纸标纸 ,三角板.4.实验实验 步骤骤(1)如图图所示,将铁铁架台放于桌面上(固定好),将弹弹簧的一端固定于铁铁架台的横梁上,在靠近弹弹簧处处将刻度尺(分度值为值为 mm)固定于铁铁架台上,并用重垂线线检查检查 刻度尺是否竖竖直.(2)记记下弹弹簧下端不挂钩码时钩码时 所对应对应 的刻度L0.(3)在弹弹簧下端挂上一个钩码钩码 ,待钩码钩码 静止后,记记下弹弹簧下端所对应对应 的刻度L1.(4)用上面方法,记记下弹弹簧下端挂2个3个4个钩码时钩码时 ,弹弹簧下端所对应对应 的刻度L2L3L4并将所得数据记录记录 在表格中.(5)用xn=Ln-L0计计算出弹弹簧挂1个2个3个钩码时弹钩码时弹 簧的伸长长量,并根据当地重力加速度值值g,计计算出所挂钩码钩码 的总总重力,这这个总总重力就等于弹弹力的大小,将所得数据填入表格.(6)根据所测测数据在坐标纸标纸 上描点,最好以弹弹簧弹弹力为纵为纵 坐标标,以弹弹簧的伸长长量为为横坐标标.(7)按照图图中各点的分布与走向,尝试尝试 作出一条平滑的曲线线(包括直线线).所画的点不一定正好都在这这条曲线线上,但要注意使曲线线两侧侧的点数大致相同.(8)以弹弹簧的伸长为长为 自变变量,写出曲线线所代表的函数,首先尝尝试试一次函数,如果不行则则考虑虑二次函数.(9)解释释函数表达式中常数的物理意义义.二验证验证 力的平行四边边形定则则1.实验实验 目的验证验证 互成角度的两个力合成时时的平行四边边形定则则.2.实验实验 原理等效法:使一个力F的作用效果和两个力F1F2的作用效果相同,都是使同一条一端固定的橡皮条伸长长到某点,所以这这个力F就是那两个力F1和F2的合力.作出力F的图图示,再根据平行四边边形定则则作出力F1和F2的合力F的图图示,比较较F和F的大小和方向是否相同.3.实验实验 器材方木板,白纸纸,弹弹簧测测力计计(两个),三角板,刻度尺,图钉图钉 (若干个),细细芯铅铅笔,橡皮条,细绳细绳 套(两个).4.实验实验 步骤骤(1)用图钉图钉 把白纸钉纸钉 在水平桌面上的方木板上.(2)用图钉图钉 把橡皮条的一端固定在A点,橡皮条的另一端拴上两个细绳细绳 套.(3)用两个弹弹簧测测力计计分别别勾住细绳细绳 套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长长到某一位置O,如图图所示,记录记录 两弹弹簧测测力计计的读读数,用铅铅笔描下O点的位置及此时时两细绳细绳 套的方向.(4)用铅铅笔和刻度尺从结结点O沿两条细绳细绳 方向画直线线,按选选定的标标度作出这这两个弹弹簧测测力计计的拉力F1和F2的图图示,并以F1和F2为邻为邻边边用刻度尺作平行四边边形,过过O点画平行四边边形的对对角线线,此对对角线线即为为合力F的图图示.(5)只用一个弹弹簧测测力计计通过细绳过细绳 套把橡皮条的结结点拉到同样样的位置O,记记下弹弹簧测测力计计的读读数和细绳细绳 的方向,用刻度尺从O点按同样样的标标度沿记录记录 的方向作出这这个弹弹簧测测力计计的拉力F的图图示.(6)比较较力F与用平行四边边形定则则求出的合力F在大小和方向上是否相同.(7)改变变两个力F1和F2的大小和夹夹角,再重复实验实验 两次.双 基 精 练练1.在“探究弹弹力与弹弹簧伸长长的关系”的实验实验 中,关于操作步骤骤的先后顺顺序,下列说说法正确的是( )A.先测测量原长长,后竖竖直悬悬挂B.先竖竖直悬悬挂,后测测量原长长C.先后顺顺序对实验结对实验结 果无影响D.先后顺顺序对实验结对实验结 果的影响程度取决于弹弹簧的自重答案:BD解析:因本实验实验 表示弹弹簧伸长长量采用挂重物后总长总长 减去原长长的方法,而弹弹簧自重将导导致弹弹簧伸长长,先竖竖直悬悬挂后再测测原长长,可消除由弹弹簧自重带带来的误误差,故选选BD.2.如图图所示是描述某根弹弹簧的伸长长量与所受拉力之间间的关系图图象,下列关于这这根弹弹簧的说说法中正确的是( )A.弹弹簧的劲劲度系数是2 N/mB.弹弹簧的劲劲度系数是2103 N/mC.当受到800 N的拉力作用时时,弹弹簧的长长度是40 cmD.当弹弹簧伸长长量为为20 cm时时,弹弹簧产产生的拉力是200 N答案:B解析:这这是一个描述弹弹簧伸长长量与所受拉力也就是弹弹簧弹弹力之间间的关系的图图象,由图图象可知,其斜率即劲劲度系数,为为2103 N/m(应应注意到坐标轴标轴 表示的物理量的单单位),故B正确,A错误错误 ;当受到800 N的拉力作用时时,弹弹簧伸长长量为为40 cm,故C错误错误 ;当弹弹簧伸长长量为为20 cm时时,弹弹簧产产生的弹弹力是400 N,故D错误错误 .3.在做“验证验证 力的平行四边边形定则则”实验时实验时 ,下面列出的措施中,不利于改进实验结进实验结 果的是( )A.橡皮条弹弹性要好,拉到O点时时拉力应应适当大些B.两个分力F1和F2间间的夹夹角要尽量大些C.拉橡皮条时时,橡皮条细绳细绳 和弹弹簧测测力计计平行贴贴近木板面D.拉橡皮条的绳绳要细细,而且要稍长长一些答案:B解析:拉力“适当”大些能减小误误差;而夹夹角“尽量”大些,则则使作图误图误 差变变大;橡皮条等“贴贴近”木板,目的是使拉线线水平;绳绳子要细细且稍长长便于确定力的方向,因此选选B.疑 难难 精 讲讲疑难难点一.“探究弹弹力和弹弹簧伸长长的关系”的实验实验 中有哪些需要注意的问题问题 ?名师师在线线:1.所挂钩码钩码 不要过过重,以免弹弹簧被过过分拉伸,超出它的弹弹性限度.要注意观观察,适可而止.2.每次所挂钩码钩码 的质质量差尽量大一些,从而使坐标标系上描的点尽可能稀,这样这样 作出的图线图线 更精确.3.测弹测弹 簧长长度时时,一定要在弹弹簧竖竖直悬悬挂且处处于平衡状态态时测时测 量,以免增大误误差.4.描点画线时线时 ,所描的点不一定都落在一条曲线线上,但应应注意一定要使各点均匀分布在曲线线的两侧侧.5.记录记录 数据时时要注意弹弹力与弹弹簧伸长长量的对应对应 关系及单单位.疑难难点二.“验证验证 力的平行四边边形定则则”的实验实验 中有哪些需要注意的问题问题 ?名师师在线线:1.不要直接以橡皮条端点为结为结 点,可拴一短细绳细绳连连两细绳细绳 套,以三绳绳交点为结为结 点,应应使结结点小些,以便准确地记录结记录结 点O的位置.2.在同一次实验实验 中,使橡皮条拉长时结长时结 点O的位置一定要相同.3.不要用老化的橡皮条,检查检查 方法是用一个弹弹簧测测力计计拉橡皮条,要反复做几次,使橡皮条拉到相同的长长度看弹弹簧测测力计读计读 数有无变变化.4.细绳细绳 套应应适当长长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细细绳绳套的方向画直线线,应应在细绳细绳 套末端用铅铅笔画一个点,取掉细绳细绳 套后,再将所标标点与O点连连直线线确定力的方向.5.在同一次实验实验 中,画力的图图示所选选定的标标度要相同,并且要恰当选选取标标度,使所作力的图图示稍大一些.易 错错 点 拨拨易错错点一不能利用图图象处处理数据分析误误差而出错错自我诊诊断1(1)在“探究弹弹力和弹弹簧伸长长量的关系”实验实验 中,以下说说法正确的是( )A.弹弹簧被拉伸时时,不能超出它的弹弹性限度B.用悬悬挂钩码钩码 的方法给弹给弹 簧施加拉力,应应保证弹证弹 簧位于竖竖直位置且处处于平衡状态态C.用直尺测测得弹弹簧的长长度即为弹为弹 簧的伸长长量D.用几个不同的弹弹簧,分别测别测 出几组组拉力与伸长长量,得出拉力与伸长长量之比相等AB(2)某同学做“探究弹弹力和弹弹簧伸长长量的关系”的实验实验 ,他先把弹弹簧平放在桌面上使其自然伸长长,用直尺测测出弹弹簧的原长长L0,再把弹弹簧竖竖直悬悬挂起来,挂上钩码钩码 后测测出弹弹簧伸长长后的长长度L,把(L-L0)作为弹为弹 簧的伸长长量x.这样这样 操作,由于弹弹簧自身重力的影响,最后画出的图线图线 可能是图图所示图图象的( )C解析:(1)本实验实验 中应应以需要研究的一根弹弹簧为实验对为实验对 象,在弹弹性限度内通过过增减钩码钩码 的数目,以改变对弹变对弹 簧的拉力,来探索弹弹力与弹弹簧伸长长量的关系,所以选选AB.(2)由于考虑弹虑弹 簧自身重力的影响,当不挂钩码时钩码时 ,弹弹簧的伸长长量x0,所以选选C项项.易错错点二不理解实验实验 原理导导致不能正确进进行操作自我诊诊断2某同学做“验证验证 力的平行四边边形定则则”实验时实验时 ,主要步骤骤是:A.在桌上放一块块方木板,在方木板上铺铺一张张白纸纸,用图钉图钉 把白纸钉纸钉 在方木板上;B.用图钉图钉 把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳细绳 ,细绳细绳 的另一端系着绳绳套;C.用两个弹弹簧测测力计计分别别勾住绳绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长长,结结点到达某一位置O,记录记录 下O点的位置,读读出两个弹弹簧测测力计计的示数;D.按选选好的标标度,用铅铅笔和刻度尺作出两个弹弹簧测测力计计的拉力F1和F2的图图示,并用平行四边边形定则则求出合力F;E.只用一个弹弹簧测测力计计,通过细绳过细绳 套拉橡皮条使其伸长长,读读出弹弹簧测测力计计的示数,记记下细绳细绳 的方向,按同一标标度作出这这个力F的图图示;F.比较较F和F的大小和方向,看它们们是否相同,得出结论结论 .上述步骤骤中:(1)有重要遗遗漏的步骤骤的序号是_和_;(2)遗遗漏的内容分别别是_和_.答案:见见解析解析:本题题主要考查查在验证验证 力的平行四边边形定则实验则实验 中的实验实验 步骤骤,要求理解记记住该实验该实验 的操作顺顺序.据验证验证 力的平行四边边形定则则的操作规规程可知,有重要遗遗漏的步骤骤的序号是CE.在C中未记记下两条绳绳的方向,E中未说说明是否把橡皮条的结结点拉到了同一位置O.题题 型 研 练练题题型一“探究弹弹力与弹弹簧伸长长的关系”的实验实验 原理和数据处处理【例1】下表是某同学为为探究弹弹力和弹弹簧伸长长量的关系所测测的几组组数据:弹弹力F/N0.51.01.52.02.5弹弹簧伸长长量x/cm2.65.06.89.812.4(1)在图图中的坐标纸标纸 上作出F-x图图象.(2)写出曲线线所代表的函数(x用m作单单位).(3)解释释函数表达式中常数的物理意义义.解析:(1)将各点描到坐标纸标纸 上,并连连成直线线,如图图所示.(2)由图图象得F=20x.(3)函数表达式中的常数表示使弹弹簧伸长长(或压缩压缩 )1 m所需的拉力(或压压力)为为20 N答案:(1)见图见图 （解析）(2)F=20x(3)使弹弹簧伸长长(或压缩压缩 )1 m所需拉力(或压压力)为为20 N方法总结总结 :在物理学中经经常用图图象处处理物理问题问题 ,应应用图图象的好处处是:直观观方便.应应用图图象处处理问题问题 要注意:图图象斜率的意义义(或曲线线切线线斜率的意义义);图图象与纵轴纵轴 横轴轴交点的物理意义义.创创新预测预测 1 分别别用