力学实验2　探究弹力和弹簧伸长量的关系—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）

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2025-01-10 0 0 525.82KB 13 页 5.9玖币

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实验二　探究弹力和弹簧伸长量的关系

一、基本实验要求

1．实验原理：弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量

越大，弹力也就越大．

2．实验器材：铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．

3．实验步骤

（1）安装实验仪器（如实验原理图所示）．

（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可

能多测几组数据．

（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．

（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定

正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同．

（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，如果不行再考虑二

次函数．

二、规律方法总结

1．实验数据处理方法

（1）列表法

将测得的 F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力 F与弹簧伸长量 x的比值在误差允许范围内是

相等的．

（2）图象法

以弹簧伸长量 x为横坐标，弹力 F为纵坐标，描出 F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一

条过坐标原点的直线．

（3）函数法

弹力 F与弹簧伸长量 x满足 F＝kx 的关系．

2．注意事项

（1）不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过分拉伸，超过弹簧的

弹性限度．

（2）尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据．

（3）观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲

线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点．

（4）统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位．

3．误差分析

（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差．

（2）画图时描点及连线不准确也会带来误差．

考点一　实验原理与实验操作

例1．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力

与弹簧伸长量的关系．

（1）为完成实验，还需要的实验器材有：____________.

（2）实验中需要测量的物理量有：________________.

（3）图乙是弹簧弹力 F与弹簧伸长量 x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.

图线不过原点的原因是由于___________________________________．

（4）为完成该实验，设计的实验步骤如下：

A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（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，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，写出弹力与弹簧伸长量的关系式．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．

请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：．

例2．（1）在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，以下说法正确的是（　　）

A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度

B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态

C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等

（2）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，

用直尺测出弹簧的原长 L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度 L，把 L－

L0作为弹簧的伸长量 x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下列选项中

的（　　）

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摘要：

实验二　探究弹力和弹簧伸长量的关系一、基本实验要求1．实验原理：弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大．2．实验器材：铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸．3．实验步骤（1）安装实验仪器（如实验原理图所示）．（2）测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记录，要尽可能多测几组数据．（3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标．（4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同．（5）以弹簧的伸长量为自变量，...

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