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1、学案3弹力(二)学习目标定位1.探究弹力与弹簧伸长量之间的关系2学会利用图像法处理实验数据3能根据FX、F-1图像求岀弹簧的劲度系数.温故追本溯源推陈方可知新知识,储备区验原理1. 如图1所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等.弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测出,其伸长量x可以用弹簧的长度减去原41长来求得.2. 建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F,以横坐标表示弹簧的伸长量 X,在坐标系中描出实 验所测得的各组(x, F)对应的点，作岀弹簧弹力 F与弹簧伸长量x的关系图像，根据实验所得的图像，就可探知弹力大小与弹簧伸长量之间的关
2、系二、实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台.学习?探究区基础自学落实重点互动探究图23. 改变所挂钩码的质量，测岀对应的弹簧长度，记录血2、皿3、皿4、” 5、和相应的弹簧长度上、3、 ， 4、 ,5 、 ？4.计算出每次弹簧的伸长量1234567F/N0Z/cmx(x = 同和弹簧受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表格x/cm0数据处理1.建立直角坐标系，以F为纵轴，x为横轴，根据测量数据用描点法作图.连接各点得出F随弹簧 伸长量x变化的图线2.以弹簧的伸长量为自变量，写岀曲线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数.3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数
3、表达式中常数的物理意义三、误差分析1. 本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差.为了减小误差，要尽量多测几组数据.2. 弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差.为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧.四、注意事项1. 实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超出弹簧的弹性限度2. 测量长度时，应区别弹簧原长稣实际长度/及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系3. 记录数据时要注意弹力及伸长量的对应关系及单位4. 描点作图时，应使尽量多的点落在画岀的线上，可允许少数点分布于线两侧，描岀的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线.5. 尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响
4、N典例精析【例1】某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系. 将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧.弹簧轴线和刻度尺都应在方向（填“水平”或“竖直”）.（2）弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为“；弹簧下端挂上砥码盘时，长度记为&在底码盘代表符号LLx3L2L3L5L6数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为 .由表可知所用刻度尺的最小分度为 图3是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砥码的质量，横轴是弹簧长度与的差值（填“L。” 或）.山图可知弹簧的劲度系数为N/m ;通过图和表可知磋码盘的质量为一（结果保留两位有
5、效数字，重力加速度g取9.8 N/kg)解析(1)为保证弹簧的形变只由底码和蠢码盘的重力产生，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向(2)弹簧静止稳定时，记录原长山；表中的数据匕3与其他数据有效位数不同，所以数据匕3不规范，标准数据应读至 cm位的后两位，最后一位应为估读值，精确至0.1mm,所以刻度尺的最小分度为1 由题图知所挂硅码质量为0时，x为0,所以x = L - LJL为弹簧长度). 由胡克定律F = kAx知，mg = k(L -乙v),即mg = kx,所以图线斜率即为弹簧的劲度系数同理，破码盘质量k(Lx - L。)4.9 X (27.35-25.35) X10 2虻一=91kg=
6、0.01 kg = 10 g.答案(1)竖直(2)稳定圮1 mm(3)心(4)4.9 10【例2】(1)在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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. 用刻度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“探究弹力与弹簧伸长量的关系”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Lo,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把LL0作为弹簧的伸长量x.这样操作，
7、由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是()变对与原长的解析(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减钩码的数目以改 弹簧的拉力，实验时弹簧要处于竖直位置，故A、B正确；弹簧的伸长量为弹簧拉长后的长度差，故C错误；对于不同的弹簧，其所受拉力与伸长量之比是不同的，故D错误.x0,所以选C.由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量1. 在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作岀了所挂钩码的重力G与弹簧总长乙的关系图像，如图4所示，根据图像回答以下问题:(1) 弹簧的
8、原长为(2) 弹簧的劲度系数为 分析图像，总结出弹簧弹力图4F与弹簧总长L之间的关系式为 答案 10 cm (2)1 000 N/m(3)F=1 000(L-0.10)N解析 钩码的重力等于其对弹簧的拉力，又根据胡克定律F = kx = k(L-Lo)、40距表示弹簧原长，斜率表示弹簧的劲度系数，故lq = 10 cm, k=(14 一 1UF= 1 000(L-0.10) N.，所以图线在横轴上的截N/m = 1 000N/m,即2,某同学用如图5所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指
9、的标尺刻度，所得数据列表如下：(g取9.8 N/kg)钩码总质量 m/102 g01.002.003.004.005.006.007.00标尺刻度2x/10 2m15.0018.9422.8226.7830.6634.6042.0054.50x与钩码总质量 m的关系曲线(1)根据所测数据在图6坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x/10 -2m(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律.这种规格弹簧的劲度系数为N/m.答案(1)见解析图(2)0? 4.9 25.00像如解析 根据表格中的各组数据在坐标纸上标岀相应的点，然后用平滑曲线连接这些点，作岀的图 图所示.1 m系满年人皿，、实(2)根据作岀的图线可知，钩码质量在0? 500 g范围内图线是直线，表明弹力大小与弹簧伸长量关足胡克定律.在这个范围内的曲线上找到相距较远的两点，利用这两点的坐标值计算弹簧的劲ZW 5X10 2X10-3X9. 8度系数 Z=M= (34. 60 15. 00)X107 N/m=25.00N/m.验步骤1. 将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测岀弹簧自然伸长状态时的长度知即原 长.2. 如图2所不，在弹簧下端挂质量为皿的钩码，测出此时弹簧的长度记录皿和I * 1 里, 0
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