2024_2025学年新教材高中物理第三章相互作用__力实验1探究弹力和弹簧伸长的关系学案新人教版必修第一册.doc
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试验：探究弹力和弹簧伸长的关系
目标体系构建
明确目标·梳理脉络
【学习目标】
1．进一步练习运用弹簧测力计。
2．制定科学探究方案，会运用弹簧测力计获得数据。
3．能依据数据探究出弹簧弹力与形变量的定量关系。,
【思维脉络】
课前预习反馈
教材梳理·落实新知
1．试验原理
(1)弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。用悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力大小相等。
(2)弹簧的长度可用刻度尺干脆测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。
(3)建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出试验所测得的各组(x、F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，依据试验所得的图线，就可探究弹力大小与伸长量间的关系。
2．试验器材
轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸。
3．试验步骤
(1)按图安装试验装置，登记弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0。
(2)在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时登记弹簧的总长度并登记钩码的重力。
(3)增加钩码的个数，重复上述试验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x＝l－l0表示弹簧的伸长量。
1
2
3
4
5
6
7
F/N
0
l/cm
x/cm
0
4．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变更的图线。
(2)以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F－x图线的斜率求解，k＝eq\f(ΔF,Δx)。
5．留意事项
(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，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。
(3)测弹簧长度时，肯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，所描的点不肯定都落在一条曲线上，但应留意肯定要使各点匀称分布在曲线的两侧。
(5)记录数据时要留意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。
课内互动探究
细研深究·破疑解难
探究
试验原理与操作
┃┃典例剖析__■
典题1如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个未知质量但质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。
(1)为完成试验，除了图甲中供应的试验器材，你还须要的试验器材有：__刻度尺__、__弹簧测力计__。
(2)试验中你须要测量的物理量有：__弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度__。
(3)为完成该试验，设计的试验步骤如下：
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．登记弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0，测量出一个钩码的重力；
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧旁边竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别登记钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，假如不行，则考虑二次函数；
F．说明函数表达式中常数的物理意义；
G．整理仪器。
请你将以上步骤按操作的先后依次排列出来：__CBDAEFG__。
(4)若试验起先时你将图甲中的指针从P位置往下挪到Q，其余试验步骤不变且操作正确，则测量得到弹簧的劲度系数将__不变__(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)图乙是另一位同学试验得到弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为__200__N/m(结果保留三位有效数字)，图线不过原点的缘由是由于__弹簧自身存在重力__。
解析：(1)试验须要测弹簧的长度、形变量，因为钩码的质量未知，所以要测量钩码的重力，故还须要的试验器材有：刻度尺，弹簧测力计；
(2)为了测量弹簧的形变量；由胡克定律可知，试验中还应测量弹簧原长、弹簧挂不同个数的钩码时所对应的弹簧长度；
(3)试验中要先组装器材，即CB，然后进行试验，即D，最终数据处理，分析说明表达式，最终整理仪器；即AEFG。所以先后依次为CBDAEFG；
(4)指针从P位置往下挪到Q，只是在测量弹簧的原长时，原长偏大，挂上钩码后，弹簧的伸长量依旧没有变更，故没有影响，所以测量得到弹簧的劲度系数不变；
(5)图像中的斜率表示弹簧的劲度系数，则k＝eq\f(7,?4－0.5?×10－2)N/m＝200