探究形变与弹力的关系

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第三章 2 第2课时 实验:探究弹簧弹力与形变的关系

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

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。

高考实验课【探究弹簧形变与弹力的关系】一轮复习

高考实验课【探究弹簧形变与弹力的关系】一轮复习
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4
4.实验步骤 (1)根据实验原理图,将铁架台放在桌面上(固定好),将弹簧的一端固定于铁架台的 横梁上,在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为 1 mm)固定于铁架台上,并用重垂线检查刻 度尺是否竖直. (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 l0,即弹簧的原长. (3)在弹簧下端挂上钩码,待钩码静止时测出弹簧的长度 l,求出弹簧的伸长 x 和所 受的外力 F(等于所挂钩码的重力).
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(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选 项中规范的做法是________.(填选项前的字母)
A.逐一增挂钩码,记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B.随意增减钩码,记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 Δl 与弹力 F 的关系图线,图线的 AB 段明显 偏离直线 OA,造成这种现象的主要原因是___________________________________.如图(a)所示,一弹簧上端固定在支架 顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和主尺构成,主尺竖 直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确 对齐的装置,简化为图中的指针.
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数.当托盘内没有砝码时, 移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为 1.950 cm; 当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时,移动游标,再次使 其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为________cm.当地的重力加速度 大小为 9.80 m/s2,此弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字).
(2)简要实验步骤如下,请完成相应填空: a.将轻弹簧 A 悬挂在铁架台上,用刻度尺测量弹簧的原长 L0; b.在弹簧的下端挂上钩码,记下钩码的个数 n(n 分别取 1、2、3、4、5),并待钩 码静止时测出__________________,计算出弹簧的伸长量 x; c.改变钩码个数,重复实验步骤 b; d.将另一根与 A 完全相同的弹簧剪成长度不同的两段 B 和 C,测出 B 和 C 的原长 之比为 2∶1,分别用 B 和 C 代替 A 重复实验步骤 a、b、c.

实验:探究弹簧弹力与形变量的关系(时)

实验:探究弹簧弹力与形变量的关系(时)

(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________。
[解析] (1)弹簧的长度不等于弹簧的伸长量,伸长量等于弹簧 的长度减去弹簧的原长,故 A 错误;在悬挂钩码时,在不超出量程 的前提下可以任意增加钩码的个数,故 B 错误;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,使钩码所受的重力等 于弹簧的弹力,要待钩码静止时再读数,故 C 正确;弹簧所受拉力 与伸长量之比是劲度系数,由弹簧决定,同一弹簧的劲度系数是不 变的,不同的弹簧的劲度系数不同,故 D 错误。
解析:(1)根据实验步骤可知,实验中应先组装器材,即 C、B, 然后进行实验,即 D,最后进行数据处理,即 A、E、F。所以 实验的先后顺序为 C、B、D、A、E、F。
(2) 由 胡 克 定 律
F = kx , 得 劲 度 系 数 为 : k


F Δx

4 6×10-2
N/m≈66.7 N/m,k 乙=ΔFx′′=4×810-2 N/m=200 N/m。
2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出;形变量可由弹簧伸长后的 长度减去弹簧的原长求得。
3.建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力大小 F,以横坐标表示 弹簧的形变量 x,在坐标系中描出实验所测得的各组数据(x, F)对应的点,用平滑的曲线将这些点连接起来,根据实验所 得的图线,即可探究弹簧弹力与形变量间的关系。
弹簧附近竖直固定刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上 1 个、2 个、3 个、4 个、…钩码,当

2022秋物理粤教版必修1学案:3.1 探究形变与弹力的关系 Word版含答案

2022秋物理粤教版必修1学案:3.1 探究形变与弹力的关系 Word版含答案
①选定标度:此题用2mm长的线段表示2N的力.
②从作用点沿力的方向画一线段,线段长短依据选定的标度和力的大小画出,线段上加刻度,如图甲所示;也可以从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度(即10mm)的线段,如图乙所示.
③在线段上加箭头表示力的方向.
(2)画力的示意图:从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段,并加上箭头,表示方向,然后标明FN=10N即可,如图丙所示.
解析解法一(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长,由题图可知该弹簧的原长为L0=15cm.
(2)据F=kx得劲度系数:k= = ,由图线可知,该弹簧伸长ΔL=(25cm-15cm)=10cm时,弹力ΔF=50N.所以k= = N/m=500 N/m.
解法二依据胡克定律得F=k(L-L0),代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05,-50).
8.一只松鼠站在倾斜的树枝上,则树枝对松鼠的弹力的方向为()
A.竖直向上
B.竖直向下
C.垂直树枝斜向上
D.沿树枝方向
答案C
解析支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体,选项C正确.
9.在图4中画出物体A所受弹力的示意图.
图4
答案如图所示
题组三胡克定律
10.关于弹簧的劲度系数k,下列说法中正确的是()
图2
A.跳板发生形变,运动员的脚没有发生形变
B.跳板和运动员的脚都发生了形变
C.运动员受到的支持力,是跳板发生形变而产生的
D.跳板受到的压力,是跳板发生形变而产生的
答案BC
解析发生形变的物体,为了恢复原状,会对与它接触的物体产生弹力的作用,发生形变的物体是施力物体.B、C正确.
题组二弹力的方向的表示方法
A. B.

探究物体形变与弹力的关系

探究物体形变与弹力的关系

弹力有无的判断
判断球与墙面间有无弹力
分析:假设墙面消失,判断 小球还能否保持静止状态 N1
假设左边的墙消失
小球能保持原态,无弹力
假设下方的墙消失
小球不能保持原态,有支持力
弹力有无的判断
判断球与墙面间有无弹力
分析:假设球与每个接触面 间都有弹力 以球为研究对象,球受力: N1 球受力不平衡,不 N2 可能静止,所以球 与左方墙面间没有 G 弹力
动,但人无法觉察到。
认识形变
定义:物体形状或体积的改变叫形变
任何物体都能发生形变
物体的形变大小有的很明显,有的很微小.
认识形变
形变的种类(按形式分):
弹性与弹性限度
弹性:具有恢复原状的性质
弹性形变
撤去外力后
非弹性形变
撤去外力后物
体形状不能完 形变种类 能完全恢复 弹性限度:物体的形变过大,超过 全恢复 ,这种 (按效果分) 原状的形变 一定的限度,物体的形变不能完全 现象称为超过 成为弹性形 恢复原状,这个限度叫做弹性限度 了物体的弹性 变
(G/N) (L/m) (x/m) (F/N) 1 2 3 4 5
胡克定律
弹力,单位: N
弹簧的伸长 (或缩短) 量,单位m k:弹簧的劲度系数, 单位:N/m.同一个 弹簧k不变,不同的 弹簧k不同。
胡克定律
胡克定律
一根弹簧在弹性限度内,对它施加30N的拉力时, 其长为20cm,对它施加30N的压力时,其长为 14cm,则该弹簧的原长是多少?其劲度系数是 多少? 由胡克定律:
概念
小结
• 形变,弹性,弹性形变,非弹性形变,弹力
弹力
• 方向:总是垂直于两物体的接触面,指向施力物体恢复 的方向。

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
第三章 相互作用 —— 力
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

(必修1)1131.探究形变与弹力的关系

(必修1)1131.探究形变与弹力的关系
第一节
探究形变与弹力的关系
在运动场上跳远时要用踏跳板,撑杆跳高运动员的杆, 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。 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? 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…… 拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板、跳马的踏板 拉弓射箭 弹力是怎样产生的呢? 弹力是怎样产生的呢? ——弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力是伴随着物体的形变而产生的 弹力的概念: 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 产生形变的物体由于要恢复原状, 产生形变的物体由于要恢复原状 产生力的作用,这种力称为弹力。 产生力的作用,这种力称为弹力。
第一节
胡克定律
探究形变与弹力的关系
三.探究弹力与形变长( ——在弹性限度内 ——在弹性限度内,弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长(或缩 成正比。 短)量 x 成正比。 即 F=kx
称为弹簧的劲度系数。 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。 不同的弹簧,其劲度系数一般是不同的。 的因素: ③影响k的因素:材料、粗细、长度、匝数 影响 的因素 材料、粗细、长度、匝数 弹簧弹力的大小 ④胡克定律通常用来计算弹簧弹力的大小。 胡克定律通常用来计算弹簧弹力的大小。
弹力产生的条件 ②受力物体发生弹性形变
③发生弹性形变的物体恢复形变 ④恢复形变过程中对施加外力作用的物体有弹力作用 【小贴士】弹力的产生与历史经验的吻合 小贴士】 哪里有压迫,哪里就有反抗, 哪里有压迫,哪里就有反抗, 压迫越深重,反抗就越强烈。 压迫越深重,反抗就越强烈。
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思考:
N
桌子对书有弹力吗?
是因为哪个物体的形变而产生的?
这个力的方向怎么样?
4、弹力的方向:
(2)压力的方向:垂直于物体的接 触面指向被压的物体。
书对桌面有弹力吗?
是因为哪个物体的形变而产生的?
这个力的 方向如何?
N
思考:斜面对书弹力 的方向怎样?
4、弹力的方向:
(3)绳子拉力的方向:沿绳子而指向 绳子收缩的方向。
A.a的原长比b长
F
a
B.a的劲度系数比b大
b
C.a的劲度系数比b小
D.测得的弹力与弹簧的原长成正比
0
x
❖ 3、一根原长10cm的弹簧,挂上5N的钩码时 弹簧长度变为12cm,当这根弹簧改挂上15N 的钩码时仍在弹性限度内,弹簧长度变为( )
❖ A4cm B 8cm C12cm D16cm
小结:
3、x= F /k
(1)k为弹簧的劲度系数; (2)单位: N / m , “牛顿每米” (3)k只与弹簧本身的性质决定,如弹 簧的软硬程度或匝数等;
❖ 1、关于胡克定律,下列说法不正确的是( B )
❖ A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹 簧形变量x成正比
❖ B.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧 的长度改变量成反比
4、实验数据记录表
弹簧原长: L0 =_ _ cm
实验次数 物体重力 弹力大小 弹簧长度
G/N
F/N
L/cm
弹簧伸长
量 x/cm
1
2
3
4
5
5、 数据处理 图象法: 建立F----x图象
F/N
0
x/cm
五、胡克定律(Hooke’slaw):
1、内容: 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。 2、表达式:F = kx
请画出绳子对 F 物体的拉力。
请思考:
❖ 1、两个接触的物体之间一定存在弹力吗?
❖ 2、两块同名磁极靠近时会互相排斥,它们互 相排斥的力是弹力吗?
❖ 3、放在水平面上的物体,它的重力就是对水 平面的压力.这种认识正确吗?
巩固练习:
1、(双选)一个物体放在水平地面上,下列关于
物体和地面受力情况的叙述中,正确的是(BC )
三、探究弹力:
1、定义:发生形变的物体,会对跟它接 触的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
撑杆跳
蹦极
蹦床
2、弹力的产生条件:
(1)、相互接触 (2)、发生弹性形变
请分析木板对 小孩的弹力是 怎样产生的?
3、弹力的大小:形变越大,弹力越大。
4、弹力的方向:
(1)支持力的方向:垂直于物体的接 触面指向被支持的物体。
A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了形变
B.地面受到向下的弹力是因为物体发生了形变
C.物体受到向上的弹力是因为地面发生了形变
D.物体受到向上的弹力是因为物体发生了形变
Hale Waihona Puke 2、判断下列小物体A受到多少个弹力 作用?请画出物体受到的弹力示意图。
A
A
A
A
3、关于弹力的方向,以下说法正确的是 ( ) A.压力的方向总是垂直于接触面,并指向被压物。 B.支持力的方向不一定垂直于支持面。 C.绳对物体拉力的方向总是沿着绳,并指向绳收
小结:
1、形变 2、弹性与弹性限度 3、弹力产生的条件 4、弹力的方向
4、弹力的方向:
(3)绳子拉力的方向:沿绳子而指向 绳子收缩的方向。
请画出绳子对 F 物体的拉力。
4、弹力的方向:
(4)弹簧弹力的方向:沿弹簧而指向弹
簧收缩或拉伸的方向。
请画出对弹簧
F
F 对物体的弹力
力。
被压缩的弹簧
四、探究弹簧弹力与形变的定量关系 1、实验原理: 2、实验仪器: 3、实验步骤:
第三章 物体间的相互作用
一、认识形变
演示微小形变 结论:任何物体在受到外力作用后都会产生形变。
二、弹性与弹性限度
1、弹性:在撤去外力后,物体具有 恢复原状 的性质,叫做弹性。
2、弹性形变:在撤去外力后,物体能够
完全恢复原状的形变,称为弹性形变。
3、弹性限度:撤去外力后,物体形状不能 完全恢复,我们称这种现象为超过了物体的 弹性限度。
❖ C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的, 与弹力F的大小和弹簧形变量x的大小无关
❖ D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短) 单位长度时弹力的大小
2、一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”
的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b得到弹力和
弹簧长度图像如图。下列说法正确的是(B )
缩的方向 D.杆对物体的弹力总是沿着杆,并指向杆收缩的
方向
2、如图,,篮球放在光滑水平地板上 并与竖直墙相接触,且处于静止状态, 则篮球的受力情况是( D )
A.受重力,水平面的支持力和墙面的弹力
B.受重力,水平面的支持力和墙面的摩擦力
C.受重力,水平面的支持力和水平面的摩擦力
D.受重力和水平面的支持力
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