高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力精品达标测试

3.1.3 实验三：探究弹簧弹力与形变量的关系课前预习

（（1））实验器材

弹簧、___________、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸。

（二）实验原理

a.弹簧弹力F的确定：在弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小___________，即F=___________

b.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=___________

c.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。

（三）实验步骤

a.将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，用刻度尺测出弹簧___________时的长度l0，即___________。

b.如图所示，在弹簧下端悬挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1。

c.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5…。

d.计算出每次弹簧的形变量x=（       ）和弹簧受到的拉力F（F=mg），并将数据填入表格。

（四）数据处理

a.建立如图所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧形变量x为横轴，根据测量数据在坐标纸上描点，作出F-x图像。

b.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。

c.得出弹簧弹力和形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。

（五）注意事项

a.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。

b.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。

c.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。

d.记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。

e.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，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。

参考答案

【答案】（一）刻度尺；（二）a.相等；G ；b. l-l0；（三）a.自由状态时；原长 ；d. l-l0