2021版高考物理一轮复习第2章相互作用第5节实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系学案15页

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第 5 节　实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系
一、探究弹力和弹簧伸长量的关系
1．实验目的
知道弹力与弹簧伸长量的定量关系，学会利用列表法、图象法、函数法处理实验数
据．
2．实验原理
弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿弹簧轴线的方向拉弹簧，当形
变稳定时，弹簧产生的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是__相等的__，用悬挂法测量弹
簧的弹力，运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的砝码的重力__相等__．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．
3．实验器材
弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、__坐标纸__．
4．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．
(2)如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量__弹簧的总长__并计
算__钩码的重力__，填写在记录表格里.
序号 1 2 3 4 5 6 7
F/N
L/cm
x/cm
　　(3)改变所挂钩码的质量，重复前面的实验过程多次．
(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．根据点的分布情况和走向，作出一条直线，让尽可能多的点在这条直线上，
其他点均匀分布在直线两旁，得出弹力 F随弹簧伸长量 x变化的图线．
(5)以__弹簧的伸长量__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．
(6)得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义．
二、验证力的平行四边形定则
1．实验目的

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验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．
2．实验原理
等效法：使一个力 F′的作用效果和两个力 F1、F2的作用效果相同，就是__让同一条一
端固定的橡皮条伸长到同一点__，所以这一个力 F′就是两个力 F1和 F2的合力，作出 F′的
图示，再根据__平行四边形定则__作出力 F1和 F2的合力 F 的图示，比较 F 和 F′的大小和
方向是否都相同．
3．实验器材
方木板，白纸，弹簧测力计(两只)，__橡皮条(一条)__，细绳套(两个)，三角板，刻度
尺，图钉(几个)．
4．实验步骤
(1)用图钉把白纸钉在水平桌面的方木板上．
(2)用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套．
(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位
置 O，如图所示，记录__两弹簧测力计的读数__，用铅笔描下__O 点的位置__及此时两__细
绳的方向__．
(4)用铅笔和刻度尺从结点 O 沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测
力计的读数 F1和 F2的图示，并以__F1和 F2为邻边__用刻度尺作平行四边形，过__O 点__画
平行四边形的对角线，此对角线即为合力 F的图示．
(5)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 O，记下__弹簧测
力计的读数__和__细绳的方向__，用刻度尺从 O点按同样的标度沿记录的方向作出这只弹簧
测力计的拉力 F′的图示．
(6)比较一下，力 F′与用平行四边形定则求出的合力 F在大小和方向上是否相同．
(7)改变两个力 F1与 F2的大小和夹角，再重复实验两次．
对应学生用书 p
　实验原理与操作
例 1　某同学用图(a)的装置完成“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验．

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(1)为完成实验，还需要的实验器材有：________________．
(2)为完成该实验，设计实验步骤如下：
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(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，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻
度尺；
D．依次在弹簧下端挂上 1个、2个、3个、4个、……钩码(钩码重力已知)，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，如
果不行，则考虑二次函数；
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...