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第五課時(shí) 探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系
驗(yàn)證力的平行四邊形定則
一、探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>探索彈力與彈簧伸長(zhǎng)的定量關(guān)系，并學(xué)習(xí)所用的科學(xué)方法。
【實(shí)驗(yàn)原理】
彈簧受到拉力會(huì)伸長(zhǎng)，平衡時(shí)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(guò)測(cè)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(zhǎng)可用直尺測(cè)出。多測(cè)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(zhǎng)的定量關(guān)系。
【實(shí)驗(yàn)器材】彈簧（不同的多根）、直尺、砝碼。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
彈簧的彈力用F來(lái)表示，彈簧原長(zhǎng)（自然長(zhǎng)度）用L0來(lái)表示，彈簧現(xiàn)長(zhǎng)用L來(lái)表示，彈簧的伸長(zhǎng)用x來(lái)表示，則x=L - L0。
1．用直尺測(cè)出彈簧的原長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出F—x圖象，（以F為縱軸，以x為橫軸）
5．探索結(jié)論：按照F—x圖象中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試做出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫(huà)的點(diǎn)不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。嘗試寫(xiě)出曲線所代表的函數(shù)，首先嘗試F—x是否為一次
二、驗(yàn)證力的平行四邊形定則
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹框?yàn)證力的合成的平行四邊形定則。
【實(shí)驗(yàn)原理】此實(shí)驗(yàn)是要用互成角度的兩個(gè)力與一個(gè)力產(chǎn)生相同的效果（即：使橡皮條在某一方向伸長(zhǎng)一定的長(zhǎng)度），看其用平行四邊形定則求出的合力與這一個(gè)力是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相等。
【實(shí)驗(yàn)器材】
木板一塊、白紙、圖釘若干、橡皮條一段、細(xì)繩、彈簧秤兩個(gè)、三角板、刻度尺、量角器。
【實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，用兩條細(xì)繩套結(jié)在橡皮條的另一端。
3．用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O（如圖所示）。
4．用鉛筆描下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩條細(xì)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(gè)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(gè)彈簧秤，通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到與前面相同的位置O，記下彈簧秤的讀數(shù)和細(xì)繩的方向。按同樣的比例用刻度尺從O點(diǎn)起做出這個(gè)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(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。
7．改變兩個(gè)分力F1和F2的大小和夾角。再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，比較每次的F與F'是否在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等。
【注意事項(xiàng)】
1．用彈簧秤測(cè)拉力時(shí)，應(yīng)使拉力沿彈簧秤的軸線方向，橡皮條、彈簧秤和細(xì)繩套應(yīng)位于與紙面平行的同一平面內(nèi)。
2．同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長(zhǎng)后的結(jié)點(diǎn)位置O必須保持不變。
類(lèi)型一用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)
【例1】（無(wú)錫市08屆高三基礎(chǔ)測(cè)試）為了用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)定兩木塊A和B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，甲、乙兩同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案。
（1）為了用某一彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)表示A和B之間的滑動(dòng)摩擦力大小，你認(rèn)為方案 更易于操作。
簡(jiǎn)述理由 。
（2）若A和B的重力分別為100N和150N，當(dāng)甲中A被拉動(dòng)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)a示數(shù)為60N，b示數(shù)為110N，則A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 。
導(dǎo)示：（1）甲；因?yàn)榧追桨咐�木塊時(shí)不需要?jiǎng)蛩倮瓌?dòng)，而乙方案中A勻速運(yùn)動(dòng)難以控制。
（2）在甲圖中B受到的滑動(dòng)摩擦力f等于彈簧測(cè)力計(jì)a示數(shù)為60N，故A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ =f/GB=60/150=0.4。
類(lèi)型二探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系
【例2】（合肥市2007年質(zhì)量檢測(cè)一14．）幾個(gè)同學(xué)合作如圖甲所示裝置探究“彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”，彈簧的上端與標(biāo)尺的零刻度對(duì)齊，他先讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)�指的�?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，依次讀出指針?biāo)�指的�?biāo)尺刻度。
所得數(shù)據(jù)列表如下：（彈簧始終未超過(guò)彈性限度，重力加速度g=9.8m/s2）
鉤碼質(zhì)量
m/g0306090120
標(biāo)尺刻度
x/10－2m6.007.158.349.4810.64
（1）根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖乙所示的坐標(biāo)紙上作出彈簧指針的標(biāo)尺刻度x與鉤碼質(zhì)量m的關(guān)系曲線。
（2）作出的圖線與軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)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(dǎo)示：（1）如下圖所示，
（2）圖線與軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值表示彈簧的原長(zhǎng)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(lèi)型三驗(yàn)證力的平行四邊形定則
【例3】（廣東茂名市2007年第一次�？肌�11）某同學(xué)做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；
C．用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O．記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)；
D．按選好的標(biāo)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(guò)細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)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(jié)論。
上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是 和 ；
②遺漏的內(nèi)容分別是
和 ．
導(dǎo)示：遺漏的步驟的序號(hào)：C、E；C中未記下兩條繩子的方向，E中未說(shuō)明是否把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到了位置O。
1．（常州中學(xué)08屆高三第二階段調(diào)研）某同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)、木塊和細(xì)線去粗略測(cè)定一個(gè)木塊跟一個(gè)固定斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ．木塊放在斜面上，不加拉力時(shí)將保持靜止。
實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：
（1）用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出木塊重G；
（2）用彈簧測(cè)力計(jì)平行斜面拉動(dòng)木塊，使木塊沿斜面向上做勻速運(yùn)動(dòng)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1；
（3）用彈簧測(cè)力計(jì)平行斜面拉動(dòng)木塊，使木塊沿斜面向下做勻速運(yùn)動(dòng)，記下彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F2．
請(qǐng)用上述測(cè)量的量導(dǎo)出動(dòng)摩擦因數(shù)μ的計(jì)算式 （不要求寫(xiě)過(guò)程）。
2．在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）實(shí)驗(yàn)器材除了方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡皮條、細(xì)繩（兩條）、圖釘（幾個(gè)）、刻度尺、鉛筆外，還需要 。
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，用鉛筆記下O的位置和兩條細(xì)繩的方向，讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)．用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿著兩條細(xì)繩的方向畫(huà)直線，按著一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力Fl和F2的圖示．用 求出合力F．然后，只用彈簧秤一個(gè)，通過(guò)細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到 ．讀出彈簧秤的示數(shù)，記下 ，按同一標(biāo)度作出這個(gè)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(yàn)證《力的平行四邊形定則》實(shí)驗(yàn)中，有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，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(gè)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力，現(xiàn)把一小段長(zhǎng)度均勻分割的刻度線粘貼到彈簧測(cè)力計(jì)上。當(dāng)用1N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的指針剛好指在刻度5下面的第三條黑線位置；當(dāng)用2N的拉力拉彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)能夠測(cè)量力的范圍是 。
（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
在實(shí)驗(yàn)時(shí)，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別勾住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條（彈簧測(cè)力計(jì)與木板面平行），使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O并作標(biāo)記，再只用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)，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(diǎn)； 細(xì)繩方向。


本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaosan/65641.html

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