第五課時 探究彈力與彈簧伸長量的關系
驗證力的平行四邊形定則
一、探究彈力與彈簧伸長量的關系
【實驗目的】
探索彈力與彈簧伸長的定量關系，并學習所用的科學方法。
【實驗原理】
彈簧受到拉力會伸長，平衡時彈簧產(chǎn)生的彈力和外力大小相等。這樣彈力的大小可以通過測定外力而得出（可以用懸掛砝碼的方法給彈簧施加拉力）；彈簧的伸長可用直尺測出。多測幾組數(shù)據(jù)，用列表或作圖的方法探索出彈力與彈簧伸長的定量關系。
【實驗器材】彈簧（不同的多根）、直尺、砝碼。
【實驗步驟】
彈簧的彈力用F來表示，彈簧原長（自然長度）用L0來表示，彈簧現(xiàn)長用L來表示，彈簧的伸長用x來表示，則x=L - L0。
1．用直尺測出彈簧的原長L0，
2．如圖所示，將彈簧一端固定，另一端掛上砝碼（鉤碼），待彈簧平衡后，記錄下彈簧的長度及砝碼的重量。然后改變砝碼的質(zhì)量，再讀出幾組數(shù)據(jù)。
3．將數(shù)據(jù)記錄在表格中；
4．根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出F—x圖象，（以F為縱軸，以x為橫軸）
5．探索結論：按照F—x圖象中各點的分布與走向，嘗試做出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫的點不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側的點數(shù)大致相同。嘗試寫出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試F—x是否為一次
二、驗證力的平行四邊形定則
【實驗目的】驗證力的合成的平行四邊形定則。
【實驗原理】此實驗是要用互成角度的兩個力與一個力產(chǎn)生相同的效果（即：使橡皮條在某一方向伸長一定的長度），看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個力是否在實驗誤差允許范圍內(nèi)相等。
【實驗器材】
木板一塊、白紙、圖釘若干、橡皮條一段、細繩、彈簧秤兩個、三角板、刻度尺、量角器。
【實驗步驟】
1．用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。
2．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，用兩條細繩套結在橡皮條的另一端。
3．用兩個彈簧秤分別鉤住兩個細繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O（如圖所示）。
4．用鉛筆描下結點O的位置和兩條細繩套的方向，并記錄彈簧秤的讀數(shù)。在白紙上按比例作出兩個彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板根椐平行四邊形定則求出合力F。
5．只用一個彈簧秤，通過細繩套把橡皮條的結點拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從O點起做出這個彈簧秤的拉力F'的圖示。
6．比較F'與用平行四邊形定則求得的合力F，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。
7．改變兩個分力F1和F2的大小和夾角。再重復實驗兩次，比較每次的F與F'是否在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等。
【注意事項】
1．用彈簧秤測拉力時，應使拉力沿彈簧秤的軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細繩套應位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。
2．同一次實驗中，橡皮條拉長后的結點位置O必須保持不變。
類型一用彈簧測力計測定動摩擦因數(shù)
【例1】（無錫市08屆高三基礎測試）為了用彈簧測力計測定兩木塊A和B間的動摩擦因數(shù)μ，甲、乙兩同學分別設計了如圖所示的實驗方案。
（1）為了用某一彈簧測力計的示數(shù)表示A和B之間的滑動摩擦力大小，你認為方案 更易于操作。
簡述理由 。
（2）若A和B的重力分別為100N和150N，當甲中A被拉動時，彈簧測力計a示數(shù)為60N，b示數(shù)為110N，則A、B間的動摩擦因數(shù)為 。
導示：（1）甲；因為甲方案拉木塊時不需要勻速拉動，而乙方案中A勻速運動難以控制。
（2）在甲圖中B受到的滑動摩擦力f等于彈簧測力計a示數(shù)為60N，故A、B間的動摩擦因數(shù)μ =f/GB=60/150=0.4。
類型二探究彈力和彈簧伸長的關系
【例2】（合肥市2007年質(zhì)量檢測一14．）幾個同學合作如圖甲所示裝置探究“彈力和彈簧伸長的關系”，彈簧的上端與標尺的零刻度對齊，他先讀出不掛鉤碼時彈簧下端指針所指的標尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個增加鉤碼，依次讀出指針所指的標尺刻度。
所得數(shù)據(jù)列表如下：（彈簧始終未超過彈性限度，重力加速度g=9.8m/s2）
鉤碼質(zhì)量
m/g0306090120
標尺刻度
x/10－2m6.007.158.349.4810.64
（1）根據(jù)所測數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標紙上作出彈簧指針的標尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關系曲線。
（2）作出的圖線與軸交點的縱坐標值的物理意義是 ；這種規(guī)格彈簧的勁度系數(shù)k= N/m（保留三位有效數(shù)字）。
導示：（1）如下圖所示，
（2）圖線與軸交點的縱坐標值表示彈簧的原長為6cm；根據(jù)圖線的斜率可以算出彈簧的勁度系數(shù)k=26.1（25.6~26.9均可）。
類型三驗證力的平行四邊形定則
【例3】（廣東茂名市2007年第一次�？�、11）某同學做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，主要步驟是：
A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；
B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；
C．用兩個彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O．記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)；
D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；
E．只用一只彈簧秤，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力 的圖示；
F．比較力 和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是 和 ；
②遺漏的內(nèi)容分別是
和 ．
導示：遺漏的步驟的序號：C、E；C中未記下兩條繩子的方向，E中未說明是否把橡皮條的結點拉到了位置O。
1．（常州中學08屆高三第二階段調(diào)研）某同學用彈簧測力計、木塊和細線去粗略測定一個木塊跟一個固定斜面之間的動摩擦因數(shù)μ．木塊放在斜面上，不加拉力時將保持靜止。
實驗的主要步驟是：
（1）用彈簧測力計測出木塊重G；
（2）用彈簧測力計平行斜面拉動木塊，使木塊沿斜面向上做勻速運動，記下彈簧測力計的示數(shù)F1；
（3）用彈簧測力計平行斜面拉動木塊，使木塊沿斜面向下做勻速運動，記下彈簧測力計的示數(shù)F2．
請用上述測量的量導出動摩擦因數(shù)μ的計算式 （不要求寫過程）。
2．在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，
（1）實驗器材除了方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細繩（兩條）、圖釘（幾個）、刻度尺、鉛筆外，還需要 。
（2）實驗時，用兩個彈簧秤分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結點到達某一位置O，用鉛筆記下O的位置和兩條細繩的方向，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)．用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點沿著兩條細繩的方向畫直線，按著一定的標度作出兩個力Fl和F2的圖示．用 求出合力F．然后，只用彈簧秤一個，通過細繩把橡皮條的結點拉到 ．讀出彈簧秤的示數(shù)，記下 ，按同一標度作出這個力F／的圖示．比較F／和F大小和方向，看它們是否相等．
3．在驗證《力的平行四邊形定則》實驗中，有一個彈簧測力計，如圖所示，由于某種原因，它表面的刻度變得模糊不清，但其它部件都完好。為了利用這個彈簧測力計測量力，現(xiàn)把一小段長度均勻分割的刻度線粘貼到彈簧測力計上。當用1N的拉力拉彈簧測力計的掛鉤時，彈簧測力計的指針剛好指在刻度5下面的第三條黑線位置；當用2N的拉力拉彈簧測力計的掛鉤時，彈簧測力計的的指針剛好指在刻度線7的位置。由此可知，利用圖中的刻度線，此彈簧測力計能夠測量力的范圍是 。
（計算結果保留兩位有效數(shù)字）。
在實驗時，用兩個彈簧測力計分別勾住細繩套，互成角度地拉橡皮條（彈簧測力計與木板面平行），使橡皮條伸長，結點到達某一位置O并作標記，再只用一個彈簧測力計通過細繩套把橡皮條的結點，仍拉到同樣位置O，這是為了 。
答案：1、
2、（1）三角板 （2）平行四邊形定則； O點； 細繩方向。


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