探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系
探究弹簧弹力与形变量的关系(课件)高中物理实验
实验原理
1.弹簧弹力大小的确定：在弹簧下 端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时 弹簧产生的弹力大小与所挂钩的重
力大小相等，即F=mg;
2.弹簧伸长量的确定：在未挂重物
时，用刻度尺测量弹簧原长l0，挂
上钩码后，再用刻度尺测量弹簧长
度l，则弹簧伸长量Δx=l-l0;
3.通过列表或图像法探究弹簧的弹 力大小与弹簧伸长量之间的定量关 系.
长量Δx=l-l0，设计表格记
录数据
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然下垂状态， 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。 5.描点作图时，尽可能多的点落在画出的线上，可允许少数点均 匀分布在线两侧，偏离太大的点应舍去，描出的线不应是折线， 而应是平滑的曲线或直线。
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码若干、 坐标纸、重锤线、铅笔。
实验步骤
1.将铁架台放在实验桌上， 把弹簧悬挂再铁架台上，待 弹簧自由下垂并静止时，测
量原长l0。
2.依次在弹簧下端挂上1个钩 码、2个钩码、3个钩码…… 每次钩码处于静止状态时， 测出弹簧总长，然后计算伸
探究弹簧弹力与形变量 的关系
《高中物理实验》
目录 01
目录
02 03
04 C O N T E N T S
பைடு நூலகம்
05
实验目的及原理 实验仪器及步骤 数据分析及处理 误差分析及讨论 实验的典型例题
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。
20-21 第3章 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
l－l0
。
双 基
探
究
3．图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关
攻
重 难
系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系。
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5
自
主
预
习
探
二、实验器材
新
知
铁架台、毫米刻度尺(米尺)、
合 板、铅笔、坐标纸等。
作 探 究 攻 重 难
轻弹簧
当 堂 达
、钩码(一盒)、三角 标 固 双 基
基
探 究
x/cm
攻
重
难
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22
自
主
预
习
(1)乐轩同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x-m图像如 当
探
堂
新 知
图(b)所示，根据图像他得出结论：弹簧弹力和弹簧伸长量不是正比
达
标
例关系，而是一次函数关系。他结论错误的原因是
合 作 探
固
双
基
。
究
攻
重
难
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23
自 主
(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是
堂
知
达
B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态
标 固
合 作
C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态
双 基
探 究
时读数
攻
重 难
D．用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
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36
自
主 预
BC [弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，选项A错误；用
习
当
探 悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要使弹簧保持竖直状态，此时弹 堂
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
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1
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5.一根轻质弹簧,当它受到10 N的拉力时 长度为12 cm,当它受到25 N的拉力时长度为15 cm,问弹簧不受力时 的自然长度为多少?该弹簧的劲度系数为多少? 解析:同一弹簧劲度系数k是不变的,作用力不同,弹簧的形变量不同, 但都遵从胡克定律。设弹簧的自然长度为l0,由胡克定律有 当F1=10 N,l1=12 cm时,F1=k(l1-l0) 当F2=25 N,l2=15 cm时,F2=k(l2-l0)
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6.注意事项 (1)所挂钩码不要过重,以免弹簧被过分拉伸,超出它的弹性限度。 (2)每次所挂钩码的质量差尽量大一些,从而使描的点尽可能稀一 些,这样作出的图线精确。 (3)测弹簧长度时,一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量, 刻度尺要保持竖直并靠近弹簧,以免增大误差。 (4)描点画线时,所描的点不一定都落在一条直线上,但应注意一 定要使各点均匀分布在直线的两侧。 (5)记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。
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7.误差分析 (1)由于弹簧原长及伸长量的测量都不便于操作,故存在较大的测 量误差。 (2)由于弹簧自身的重力的影响造成误差。 (3)当未放重物时,弹簧在自身重力的作用下,已经有一个伸长量, 这样在作图线时,图线与x轴有一截距。
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专题13探究弹簧弹力与形变量的关系-2024届高三物理一轮复习重难点逐个突破(解析版)
专题13 探究弹簧弹力与形变量的关系1．实验原理(1)弹簧在下端悬挂钩码时会伸长，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)按如图所示安装实验器材，使弹簧的一端挂在铁架台上自然下垂，刻度尺的零刻度与弹簧上端对齐。
(2)在弹簧下端悬挂钩码，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)以力为纵坐标，以弹簧的伸长量(或弹簧的总长)为横坐标，根据所测数据在坐标纸上描点，并用平滑的曲线(包括直线)连接，使不在曲线上的点均匀分布在图线两侧。
(4)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，从而探究弹簧弹力与形变量的关系。
4.数据处理(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．5．注意事项(1)安装实验装置时要保持刻度尺竖直并靠近弹簧．(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度．(3)要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据．(4)观察所描点的走向，不要画折线．(5)记录数据时要注意统一单位．6．误差分析系统误差：钩码标值不准确和弹簧自身重力的影响造成系统误差．偶然误差：(1)弹簧长度测量不准（固定刻度尺，多测几次）．(2)描点、作图不准（坐标轴的标度尽量大一些，描线时让尽可能多的点落在线上或均匀分布于线的两侧）．考点一基本实验1．（2022·新疆·模拟预测）某实验小组采用如图甲所示的装置探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，测得弹簧弹力F随弹簧伸长量x变化的图像如图乙所示。
高一物理必修一课件实验探究弹簧弹力与形变量的关系
5. 记录并分析数 据
将弹簧、测力计、刻度尺 等实验器材准备好，并摆 放在实验台上。
使用刻度尺测量弹簧在自 然状态下的长度，并记录 数据。
将弹簧一端固定，另一端 施加逐渐增大的弹力，使 用刻度尺测量弹簧长度的 变化，并记录数据。同时 ，使用测力计测量弹力的 大小。
为了获得更准确的数据， 可以重复进行多次实验， 每次施加不同的弹力并测 量相应的形变量。
数据采集方法
• 重复多次实验，以获得足够多的数据点。
数据采集方法
注意事项 保持实验环境的稳定，避免外部因素对实验结果的影响。
在增加质量时，要确保每次增加的质量相同，以保持实验的准确性。
数据处理技巧
01
数据整理：将实验数据整理成表格，包括质量、弹簧长度 、拉力等信息。
02
数据分析
03
通过描点法，在坐标纸上绘制出拉力与弹簧长度变化量的 关系图。
学习使用测量工具进 行定量测量和数据处 理。
实验原理
胡克定律
弹簧在弹性限度内，其弹力与形变量 成正比，即F=kx，其中F为弹力，x为 形变量，k为劲度系数。
弹力的定义
形变量的定义
物体在力的作用下形状或体积的改变 叫做形变，形变的程度用形变量来表 示。
物体由于发生弹性形变而产生的力叫 做弹力。
02
控制环境因素
确保实验步骤正确，如弹簧在测量前应静止 一段时间，避免由于振动引起的误差；读数 时视线应与刻度垂直，避免视觉误差。
多次测量取平均值
进行多次重复实验，并对测量结果进行统计 分析，通过取平均值等方法减小随机误差的 影响。
06
实验结论与拓展应用
实验结论总结
在弹性限度内，弹簧弹力与形变量成正比， 即遵循胡克定律。
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探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系。
【实验器材】
铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。
【实验原理】
弹簧悬挂重物静止时，弹簧的弹力跟重物所受的重力大 小相等，测出每次悬挂重物的重力大小F和弹簧伸长量x，建 立F-x坐标系，描点作图，即可得出F和x的关系。
【实验步骤】
1、将弹簧一端挂在铁架台上，让其自由下垂，用刻度尺测出 弹簧自然伸长状态时的长度。
力与伸长量之比相等。
【练习2】某同学在做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验 中,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图中的哪一个( C )
2、将弹簧自由端挂上钩码，待弹簧平衡后，记录弹簧的长度 和钩码的重力（或所挂砝码的质量)，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,最好以力F为纵坐标,以弹 簧的伸长量x为横坐标。描点作图画出F-x图象。
4、以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。
5、得出弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，解释函数表达式中常 数的物理意义。
【注意事项】 【误差分析】
【练习1】 在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下
说法正确的是（ AB ）
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
【练习3】“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验结论表明： 在不超出弹性限度的情况下，弹簧的弹力跟伸长量成正比。 如果以弹簧的总长l（原长为l0）为自变量，弹力F与l的函数 关系如何？
【练习4】某同学根据图(a)装置来做探究弹力和弹簧伸长的关 系的实验，得到了七组实验数据，并作得如图(b)所示的图象