《高考物理新编大一轮总复习》实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系

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实验二　探究弹力和弹簧伸长的关系
一、实验目的
1．探究弹力和弹簧伸长的关系。
2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律。
二、实验原理
1．如图所示，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．用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量 x，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，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间
的关系。
三、实验器材
铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、铅笔、重垂线、坐标纸等。
[部分器材用途]
重垂线 检查刻度尺是否竖直
坐标纸 绘制 Fx 图象，便于实验数据处理
四、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(分度值为 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，求出弹簧的伸长量 x和所
受的外力 F(等于所挂钩码的重力)。
4．改变所挂钩码的数量，重复上述实验，要尽量多测几组数据，将所测数据填写在表
格中。
记录表：弹簧原长 l0＝____________ cm。
　　　　次数
内容　　　　 1 2 3 4 5 6
1
拉力 F/N
弹簧总长/cm
弹簧伸长/cm
五、数据处理
1．以弹力 F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量 x为横坐标，用描
点法作图，连接各点得出弹力 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，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常
数的物理意义。
六、误差分析
1．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。
2．偶然误差
(1)弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据。
(2)作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用细铅笔作图，所描
各点尽量均匀分布在直线的两侧。
七、注意事项
1．每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，
否则，弹簧弹力有可能与钩码重力不相等。
2．弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的弹性限度。
3．测量有关长度时，应区别弹簧原长 l0、实际总长 l及伸长量 x三者之间的不同，明
确三者之间的关系。
4．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可
过小。
5．描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不
应是折线，而应是平滑的曲线。
考点一　教材原型实验
[例1]　(2020·舒城检测)在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图甲所示
的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上砝码盘，通过改变盘中砝码的质
量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下：
2
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