一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1.探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系。
2.學(xué)會(huì)利用列表法、圖象法、函數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3.驗(yàn)證胡克定律。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1.如圖1所示,在彈簧下端懸掛鉤碼時(shí)彈簧會(huì)伸長,平衡時(shí)彈簧產(chǎn)生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。
圖1
2.彈簧的長度可用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進(jìn)行計(jì)算。這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關(guān)系了。
3.求彈簧的勁度系數(shù):彈簧的彈力F與其伸長量x成正比,比例系數(shù)k=x(F),即為彈簧的勁度系數(shù);另外,在F-x圖象中,直線的斜率也等于彈簧的勁度系數(shù)。
三、實(shí)驗(yàn)器材
鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標(biāo)紙。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.按圖2安裝實(shí)驗(yàn)裝置,記下彈簧下端不掛鉤碼時(shí)所對應(yīng)的刻度l0。
圖2
2.在彈簧下端懸掛一個(gè)鉤碼,平衡時(shí)記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力。
3.增加鉤碼的個(gè)數(shù),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程,將數(shù)據(jù)填入表格,以F表示彈力,l表示彈簧的總長度,x=l-l0表示彈簧的伸長量。
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
F/N | 0 | ||||||
l/cm | |||||||
x/cm | 0 |
五、數(shù)據(jù)處理
1.以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標(biāo),以彈簧的伸長量x為橫坐標(biāo),用描點(diǎn)法作圖。連接各點(diǎn),得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線,如圖3所示。
圖3
2.以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數(shù)關(guān)系,函數(shù)表達(dá)式中常數(shù)即為彈簧的勁度系數(shù),這個(gè)常數(shù)也可據(jù)F-x圖線的斜率求解,k=Δx(ΔF)。
六、
由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作,存在較大的測量誤差,另外由于彈簧自身的重力的影響,即當(dāng)未放重物時(shí),彈簧在自身重力的作用下,已經(jīng)有一個(gè)伸長量,這樣所作圖線往往不過原點(diǎn)。
七、注意事項(xiàng)
1.所掛鉤碼不要過重,以免彈簧被過分拉伸,超出它的彈性限度。
2.每次所掛鉤碼的質(zhì)量差盡量大一些,從而使坐標(biāo)上描的點(diǎn)盡可能稀一些,這樣作出的圖線精確。
3.測彈簧長度時(shí),一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態(tài)時(shí)測量,刻度尺要保持豎直并靠近彈簧,以免增大誤差。
4.描點(diǎn)畫線時(shí),所描的點(diǎn)不一定都落在一條直線上,但應(yīng)注意一定要使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。
5.記錄數(shù)據(jù)時(shí)要注意彈力及彈簧伸長量的對應(yīng)關(guān)系及單位。