實驗一:探究彈力和彈簧伸長的關係:
一、實驗目的:
1、探究彈力與彈簧伸長量之間的關係;
2、學會利用列表法、圖像法、函數法處理實驗數據;
3、驗證胡克定律;
二、實驗原理:
1、用懸掛法測量彈簧的彈力F;
彈簧下端懸掛的鉤碼靜止時,彈力大小與鉤碼的重力相等。
2、測出彈簧的伸長量x;
3、探究彈力和彈簧籃筐伸長量的關係;
建立坐標系,以縱坐標表示彈力大小F,以橫坐標表示彈簧的伸長量x,在坐標系中描出實驗所測得的各組(x,F)對應的點,用平滑的曲線連接起來,根據實驗所得的圖線,可探知彈力大小與伸長量間的關係。
4、求彈簧的勁度係數;
彈簧的彈力F與其伸長量x成正比,比例係數k=F/x,即為彈簧的勁度係數;在F-x圖像中,直線的斜率也等於彈簧的勁度係數。
三、實驗器材:
鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼、坐標紙;
四、實驗步驟:
1、如圖安裝實驗裝置,記下彈簧下端不掛鈎碼時所對應的刻度L0;
2、在彈簧下端懸掛一個鉤碼,平衡時記下彈簧的總長度並記下鉤碼的重力;
3、增加鉤碼的個數,重複上述實驗過程,將數據填入表格,以F表示彈力,L表示彈簧的總長度,x=L-L0表示彈簧的伸長量。
五、數據處理:
1、以彈力F為縱坐標,以彈簧的伸長量x為橫坐標,用描點法作圖。
2、以彈簧伸長量為自變量,寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數關係,函數表達式中常數為彈簧的勁度係數,這個常數也可據F-x圖線的斜率求出,k=ΔF/Δx。
3、圖像的傾斜程度越大,對應的彈簧的勁度係數越大。如圖ka>kb。
六、注意事項:
1、所掛鈎碼不要過重,以免彈簧被過度拉伸,超出它的彈性限度。
2、描點畫線時,所描的點不一定都落在一條曲線上,但應注意一定要使各點均勻分布在曲線的兩側。
七、誤差分析:
1、由於彈簧原長及伸長量的測量都不便於操作,存在一定的誤差,由於彈簧自身的重力影響,即使不掛重物時,彈簧已經有一個伸長量,這樣所做的圖像往往不過原點。