高中物理实验报告集锦02科学探究：弹力-高中物理实验报告集锦学案

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班级____ 姓名_____ 时间_____
一、实验目的
1.探究弹力和弹簧伸长量的关系.
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1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x，填入数据表格。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（直线）连接起来，根据图线，可以探知弹力大小与弹簧伸长的关系，并求出弹簧第劲度系数。
图1
图2
三、实验器材：如图1所示
四、实验步骤
1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出l0，即弹簧原长；
2.如图所示，在弹簧下端挂质量为m的钩码，测出此时弹簧的长度l，记录m和l，填入自己设计的表格中;
3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m和相应的弹簧伸长量l，填入数据表格：
（2）弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表：
下图是该同学根据表中数据作的图象，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与L0的差值即x=L-L0。
（3）由图可知弹簧的劲度系数为________N/m。（结果保留两位有效数字，重力加速度取9．8 m/s2）
五、数据处理
1. 以弹簧的伸长量x为横坐标，以弹力F为纵坐标，用描点法作图，连接各点，得出弹力F随弹簧的伸长变化第图线。
2.以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数.
3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，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:
七、物理素养提升
能分析相关事实，提出并准确表述在实验中可能出现的物理问题；
能在他人帮助下制订实验方案；
能选用实验器材进行实验，获得实检数据；
能控制减小实验误差；
能分析数据，画出图像，测得弹簧的劲度系数；
能撰写规范的实验报告，在报告中能呈现设计的实验表格、数据分析过程及实验结论；
注意提升实验测量能力与误差分析能力。
例题（2018年全国1卷）22.（5分）
如图（a），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3位有效数字）。
例题2.一名同学用如图1示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．
①以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤，请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上___
A．以弹簧长度l为横坐标，以钩码质量m为纵坐标，标出各组数据（l，m）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧下端不挂钩码时，其下端A处指针在刻度尺上的刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上，将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近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…钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码；
E．由图象找出m-l间的函数关系，进一步写出弹力与弹簧长度之间的关系式（重力加速度取g=9.80m/s2）；求出弹簧的劲度系数．
②如图2为根据实验测得数据标出的对应点，请作出钩码质量m与弹簧长度l之间的关系图线．
③写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：___
④此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k=___N/m．（计算结果保留三位有效数字）
⑤如果将指针分别固定在图示A点上方的B处和A点下方的C处，做出钩码质量m和指针刻度l的关系图象，由图象进一步得出的弹簧的劲度系数kB、kC．kB、kC与k相比，可能是___（请将正确答案的字母填在横线处）
A．kB大于k B．kB等于k C．kC小于k D．kC等于k．