二、探究弹力和弹簧伸长的关系

　　（一）目的

　　探索弹力与弹簧伸长的定量关系

　　（二）器材

　　铁架台，金属横杆（带铁夹），弹簧（带指针），钩码，刻度尺

　　（三）原理

　　用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，用直尺测量弹簧的伸长或总长，根据实验所测量实验数据，探索弹簧弹力和弹簧伸长量之间的定量关系.

　　（四）步骤

　　1．把弹簧的一端固定在铁夹上，先不挂砝码，使弹簧自然下垂，用直尺测量弹簧此时的长度l0，记为弹簧原长.

　　2．把1个已知质量的砝码挂在弹簧的另一端，此时弹簧所受拉力等于砝码所受的重力G1，用刻度尺测量此时所对应的弹簧总长l1，各弹簧挂上2、3、4、5个钩码，分别测出弹簧的总长l2、l3、l4、l5。

　　3．计算每次弹簧的伸长量x1、x2、x3、x4、x5，以弹簧的伸长量为横轴，弹簧的弹力为纵轴建立坐标系，将5组数据分别在坐标系上找到5个对应的点。

　　4．观察点的分布与走势，用平滑的曲线（包括直线）将点的分布走势描述出来，观察图像有什么特征。

　　5．以弹簧伸长的长度为自变量，找出图像所代表的函数，总结弹力与弹簧伸长的关系。

　　（五）数据记录及处理

　　测量纸带上各相邻计数点间的距离，把数据填入下表。

　　钩码个数 1 2 3 4 5

　　弹簧长度l/m

　　形变量

　　Δx=l-l0/m

　　弹力F/N

　　以弹簧的伸长量为横轴，弹簧的弹力为纵轴建立坐标系，做出F-Δx图像。

　　（六）注意事项

　　1．实验过程中，注意拉力不要超过弹簧弹性限度.

　　2．测量弹簧长度时，不要用手拉弹簧，在弹簧自然竖直状态去测量.

　　3．为了减小误差，要尽量多测几组数据.　　

　　4．使用数据时应采用（lx-l0）即弹簧长度变化量.

　　（七）例题分析

　　例题：在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，实验装置如图实2-1所示。所用的每只钩码质量都是30g，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次测出相应的弹簧总长度，将数据填入下表中。（弹力未超过弹性限度，取g=9.8m/s2）

　　砝码质量(g) 0 30 60 90 120 150

　　弹簧总长(cm) 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79

　　弹力大小(N)

　　（1）试根据这些实验数据在图实2-2给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长l之间的函数关系图线，说明图线跟坐标轴交点的物理意义。    

　　（2）上一问所得图线的物理意义是什么?该弹簧的劲度k是多大?

　　解析：（1）根据实验数据在坐标纸上描出的点，基本上在同一条直线上。可以判定F和l间是一次函数关系。画一条直线，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧。该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长。

　　（2）图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小