2010高中物理高考精品讲练系列学案：实验（1）探究弹力与弹簧伸长量的关系

实验:探究弹力与弹簧伸长量的关系【例 1】以下是某同学所进行的“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验步骤:① 将一个弹簧的上端固定在铁架台上,竖直悬挂起来,在弹簧下挂一个钩码,记下钩码的质量m1,此时弹簧平衡时,弹力大小为 F1=m1g,并用刻度尺测量出此时弹簧的长度 L1,并记录到表格中.② 再增加钩码,重复上述的操作,逐渐增加钩码的重力,得到多组数据.③ 以力 F 为纵坐标,以弹簧的长度 Lx 为横坐标,根据所测的数据在坐标纸上描点.④ 按坐标纸上所描各点的分布与走向,作出一条平滑的曲线（包括直线）.⑤ 根据图线的特点,分析弹簧的弹力 F 与弹簧长度 Lx 的关系,并得出实验结论.以上步骤有 3 处不合理,请将不合理的地方找出来并进行修正.答案 以上步骤中第①、②、③步不合理.第①步还应该测出弹簧的原长 L0;第②步在增加砝码时要取下砝码,看弹簧是否能恢复原长;第③步,应该以弹簧的形变量为横坐标,因为探究的是弹力和弹簧伸长量的关系.【例 2】某同学用如右图实所示装置做探究弹力和弹簧伸长量的关系的实验.他先测出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上砝码,并逐个增加砝码,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:（重力加速度 g=9.8 m/s2）砝码质量 m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度 x/10-2 m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50（1）根据所测数据,在下图上作出弹簧指针所指的标尺刻度 x 与砝码质量 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 范围内弹力大小与弹簧伸长量的关系满足胡克定律.这种规格的弹簧劲度系数为 N/m.答案 （1）如右图所示（2）0～490 g 25【例 3】下表是某同学为探究弹簧弹力和伸长量的关系所测的几组数据.（1）请你在右图的坐标纸上作出 F-x 图线.（2）写出曲线所代表的函数式.（3）解释函数表达式中常量的物理意义.用心 爱心 专心（4）若弹簧的原长为 40 cm,并且以弹簧的总长为自变量,请你写出它的函数式.答案 （1）如右图所示（2）F=20x+0.04 （3）劲度系数 （4）F=20Lx-7.96【例 4】用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到拉力会伸长,十七世纪英国物理学家胡克发现:金属丝或金属杆在弹性限度内它的伸长与拉力成正比,这就是著名的胡克定律.这一发现为后人对材料的研究奠定了重要基础.现有一根用新材料制成的金属杆,长为 4 m,横截面积为 0.8 cm2,设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的 1/1 000,问最大...