弹力与形变的关系
第三章 2 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变的关系
第2课时实验：探究弹簧弹力与形变的关系[学习目标] 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系。
2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数。
4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题。
一、实验：探究弹簧弹力与形变的关系1．实验器材铁架台，下端带挂钩的弹簧，100 g的钩码若干，刻度尺等。
2．实验原理(1)弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止时弹簧弹力的大小等于钩码所受重力的大小。
(2)弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0。
(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。
3．实验步骤(1)如图甲所示，将弹簧挂置于铁架台的横杆上，测出弹簧的原长(自然长度)l0。
(2)如图乙所示，在弹簧下端依次挂上1个、2个……相同的钩码，分别测出弹簧静止时的长度l。
(3)计算出每次弹簧的伸长量x＝l－l0。
(4)把所测得的数据填写在下列表格中。
序号1234 5钩码所受重力G/N弹簧长度l/m弹力的大小F/N弹簧的伸长量x/m4.数据处理(1)以x为横轴，F为纵轴建立坐标系，根据表中的数据，在图丙的坐标纸上描点，画出F－x图像。
丙(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数。
首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。
(3)分析弹簧弹力和形变量之间的关系，解释函数表达式中常数的物理意义。
5．注意事项(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。
(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度。
(3)测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。
为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。
(4)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。
弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。
2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。
当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。
弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。
3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。
常见的形变量有线性形变和弯曲形变。
线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。
测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。
4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。
根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。
这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。
综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。
通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。
本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。
然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。
正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。
在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。
第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。
探究弹簧弹力与形变量的关系(解析版)--2024高考物理复习
探究弹簧弹力与形变量的关系特训目标特训内容目标1竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系(1T-2T)目标2水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系(3T-4T)目标3斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系(5T-6T)目标4合成法探究弹簧弹力与形变量的关系(7T-8T)目标5杨氏模量(9T-10T)目标6串并联弹簧弹力与形变量的关系(11T-12T)目标7角度旋转法探究弹簧弹力与形变量的关系(13T-14T)【特训典例】一、竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系1一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数(弹性绳的弹力与形变量遵守胡克定律)．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如下表所示：钩码质量m/g20406080100120P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.677.027.40(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图象；(2)请根据图象数据确定：弹性绳原长约为cm，弹性绳的劲度系数约为N/m(重力加速度g取10m/s2，结果均保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)。
【答案】 5.10~5.2552.2~55.8不受影响偏小【详解】(1)[1]作出m-x图象如图；(2)[2][3]根据图象数据确定：弹性绳原长约为5.20cm ，弹性绳的劲度系数约为k =F Δx=120×10-3×10(7.40-5.20)×10-2N /m =54.5N /m(3)[4][5]若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则测得的弹簧伸长量偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小。
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系(第2课时)
5．记录数据时要注意弹力及弹簧形变量的对应关系及单位。
考点一 实验原理与操作
[典例1] (1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验 中，以下说法正确的是_____。
A．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 B．在悬挂钩码时，可以任意增加钩码的个数 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖 直位置且处于静止 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
误差分析
产生原因
减少方法
(1)多组测量 偶然误差 读数、作图误差
(2)所挂钩码的质量差适当大些
系统误差
弹簧自重
选择轻质弹簧
注意事项
1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。
2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽 可能稀一些，这样作出的图像更精确。
3．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测 量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。
[解析] (1)F L图线如图所示。 (2)弹簧的原长L0即弹力为零时弹簧的长 度，由图像可知，L0＝5×10－2 m＝5 cm。 劲度系数为图像直线部分的斜率，k＝
1.6－0 13－5×10－2
N/m＝20 N/m。
(3)记录实验数据的表格如表所示。
次数
123456
弹力F/N
弹簧的长度L/(×10－2 m)
(2)某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，他 先把弹簧水平放置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，由于弹簧自身重力的影 响，最后画出的图线可能是选项图中的________。
弹力与胡克定律
弹力与胡克定律在物理学中，弹力是指物体由于相互接触并产生形变而产生的力。
而胡克定律描述了弹簧的弹性力与弹簧形变之间的关系。
弹力与胡克定律是研究弹性和形变的重要基础，对于理解力学和解决实际问题具有重要意义。
一、弹力的概念弹力是指物体由于形变而产生的力，它的方向与形变的方向相反。
当物体受到外力作用时，会发生形变，形变产生的力即为弹力。
弹力是物体回复原状的力，当作用力消失时，物体将恢复到原本的形态。
二、胡克定律的基本原理胡克定律是描述弹簧弹性力与形变之间关系的定律。
根据胡克定律，弹簧的弹性力与其形变成正比，且方向相反。
胡克定律可以用数学公式表示为：F = -kx其中，F表示弹性力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变的长度。
负号表示弹力的方向与形变的方向相反。
三、弹力与弹簧的应用弹力和胡克定律在生活和科学研究中都有广泛应用。
1. 弹簧秤弹簧秤是利用胡克定律原理制作的测量物体重量的仪器。
根据胡克定律，当物体悬挂在弹簧下方时，弹簧会发生形变，形变产生的弹力与物体的重力相等。
通过测量弹簧的形变程度，可以间接测量物体的重量。
2. 橡皮筋飞机橡皮筋飞机利用橡皮筋的弹力来带动飞机前进。
当橡皮筋被拉伸时，会储存弹性能量，一旦释放，橡皮筋会产生弹力将飞机推向前方，从而实现飞行。
3. 弹簧减震器弹簧减震器是汽车和自行车等交通工具中常见的装置。
它利用弹簧的弹性力可以吸收和减缓车辆行驶过程中的震动和冲击，提高乘坐的舒适性和安全性。
4. 弹簧门弹簧门是商场、超市等出入口经常使用的一种门。
它通过利用胡克定律中的弹力原理，门开启时弹簧受到挤压并储存能量，当人们通过门后，弹簧会产生弹力将门自动关闭。
四、结语弹力和胡克定律是描述形变和弹性力的基本原理。
它们在物理学和工程领域有着广泛的应用，帮助我们理解物体形变和力学原理。
通过学习弹力和胡克定律，我们可以更好地解决实际问题，为科学研究和工程设计提供基础和支持。
高一物理探究形变与弹力的关系(1)
第一节
探究形变与弹力的关系
【请带着以下问题阅读教材并回答】
1.什么是形变？是什么原因导致了形变？
2.常见的形变有哪些形式？
3.怎样理解弹性限度？ 4.你能细致叙述弹力产生的过程吗？ 注意二个概念 形变——物体形状和体积发生变化简称为形变。 弹性——物体具有的形变后恢复原状的性质称为弹性。
第一节
1.常见的形变 ①压缩形变
第一节
探究形变与弹力的关系
3.常见的弹力表现（只要符合弹力产生特征的力都归属于弹力） ①物体间的压力 ②物体间的支持力 ③绳子的拉力 …… 4.弹力的矢量性（方向） ①物体间的压力——垂直于支持面，指向被压的物体； ②物体间的支持力——垂直于支持面，指向被支持的物弹力的关系
一.认识形变——物体形状和体积发生变化简称为形变。 ②拉伸形变 ③弯曲形变 ④扭曲形变
2.形变的产生原因——外力的作用（力的作用效果之一） 【说明】在外力的作用下，任何物体都会发生形变
3.微小形变的观察： ①通过光线“放大”形 变 ②通过液柱高度变化“放大”形 变 4.弹性限度——①形变角度 ②外力角度 ③弹性角度 5.形变的类型： ①弹性形变——撤去外力后，物体能完全恢复原状。 ②非弹性形变——撤去外力后，物体不能完全恢复原状。
2 1
第一节
胡克定律
探究形变与弹力的关系
三.探究弹力与形变的定量关系
——在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长（或缩
短）量 x 成正比。 即 F=kx
①式中比例系数 k 称为弹簧的劲度系数。 ②不同的弹簧，其劲度系数一般是不同的。
③影响k的因素：材料、粗细、长度、匝数· · · · · ·
在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，短跑 的起跑器都是利用弹力。 同学们还可以举出更多利用弹力的例子吗？ ——拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板、跳马的踏板…… 弹力是怎样产生的呢？ ——弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力的概念： ——产生形变的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体 产生力的作用，这种力称为弹力。
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1、探究弹簧弹力与形变量的关系． 2、学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
3、学会根据F－x、F－l 图像求出弹簧的劲度系数．
二、实验原理
1、如图所示，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的重力大小相等． 2、弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由 伸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
八、实验的创新与改进
胡克定律
1、公式适用于弹簧(或橡皮条)发生“弹性形变"且在弹性限度内的情形。
2、公式中x 是弹簧的形变量，即弹簧的伸长 量或压缩量，注意不是弹簧的长度。 弹簧 伸长量或压缩量相同时，弹力大小相等，但方向不同。
3、弹簧的劲度系数h 由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m. (3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ________________；缺点在于：____________________________________.
【例4】 图中 a、b、c 为三物块，M、N 为两个轻质弹簧，R 为跨过光滑定滑轮
的细绳，它们连接如图并处于平衡状态，则有可能（ A ）
A．N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态 B．N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态 C．N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态 D．N、M 均处于不伸不缩状态
【例5】（多选）如图所示，A、B 两物体的重力分别是 GA=5 N，GB=6 N。A 用细线悬挂在顶板上，B 放在水平面上，A、B 间轻弹簧的弹力 F=2 N，则细线中
弹力和弹簧弹力和弹簧的基本特点和应用
弹力和弹簧弹力和弹簧的基本特点和应用弹力和弹簧：基本特点与应用弹力和弹簧是物理学中重要的概念和工程实践中常用的元件。
它们具有独特的性质和广泛的应用，对于各行各业的发展和创新都起到了重要的作用。
本文将介绍弹力和弹簧的基本特点以及它们在实际应用中的具体情况。
1. 弹力的基本特点弹力是物体发生形变时产生的回复力。
当一个物体受力发生形变后，由于其具有恢复原状的趋势，便会产生弹力作用力。
弹力的基本特点如下：1.1 弹力是一种恢复力弹力的作用是两个物体之间的接触所产生的一种力。
当物体受到外力作用变形后，其内部的弹性势能将会被释放，从而产生与外力方向相反的回复力，使物体恢复到原来的形状和位置。
1.2 弹力与变形成正比例关系根据胡克定律，弹力与物体的形变呈现线性关系，即变形量越大，产生的弹力也越大。
这种正比例关系使得弹力在很多应用中具有重要的作用，例如弹簧、悬挂系统等。
2. 弹簧的基本特点弹簧是一种具有弹性的金属构件，它能够在受力的情况下产生弹性变形，并通过释放弹性势能来产生弹力。
弹簧的基本特点如下：2.1 弹簧具有一定的弹性限度弹簧在一定程度的变形范围内具有弹性，即弹簧能够通过受力变形，但是当外力超过一定限度时，弹簧会发生塑性变形，无法恢复原来的形状。
2.2 弹簧的弹性系数弹簧的弹性系数是衡量弹簧刚度的重要指标，它决定了弹簧在受力时的形变程度。
弹簧的弹性系数越大，即刚度越高，弹簧受力时形变越小。
3. 弹力和弹簧的应用弹力和弹簧在各个领域都有广泛的应用，以下将介绍其中几个主要的应用领域。
3.1 弹簧在机械工程中的应用弹簧在机械工程中有着广泛的应用，例如减震弹簧、悬挂系统弹簧、机械键弹簧等。
这些弹簧的设计和应用能够提供稳定的支撑力、缓冲力和保护机械部件的功能。
3.2 弹力在弹性体力学中的应用弹性体力学研究物体受力变形的性质与规律，弹力是其中的重要概念。
通过弹力的研究，可以了解材料的弹性性质、探究材料的变形规律，这对于工程设计和材料制备具有重要意义。
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探究形变与弹力的关系
一、什么是形变？
物体形状的变化叫做形变； 二、什么是弹性？
物体了弹性形变的物体由于 要恢复原状，对跟它接触 的物体产生了力的作用， 这种力，叫弹力。
解释微小形变： 用实验的方法可以得到明显的效 果。
弹力的方向总是与形变的方向相反 且垂直于接触面。 返回
弹力的作用点：
在物体与物体接触的点或面上。
返回
弹力的应用
生活中通常所说的压力、支持力、 拉力都是弹力。
小结
一、形变与弹力的关系
二、弹力的定义 三、弹力的形成条件：接触，产生弹性
弹力的大小：
弹簧一：
形变 （cm) 弹力 （N)
弹簧二：
形变 （cm)
弹力 （N)
弹力的大小：
弹性限度：物 体形变的最 大程度。
胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力的大 小与伸长量成正比。
返回
弹力的方向：
压力、支持力都是弹力。 压力的 方向总是与接触面垂直，且指 向被压的物体。 支持力的方向产生总是与接触面垂直， 且指向被支持的物体。
弹力产生的条件： 1、施力物体和受力物体 必须直接接触。 2、施力物体发生弹性形变。
认识弹力：
释解
弹性形变越大，弹力越大； 垂直于接触面且与形变的 方向相反； 在两物体的接触面（点）上。
释解
释解
例子
弹力的大小：
猜想：与弹性形 变的程度有关
验证：实验来验证
过程
结论：同一物体，形变越大，弹力 越大。