一、实验目的
(1)探究弹力与弹簧伸长量之间的关系。
(2)能利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
二、实验器材
铁架台、毫米刻度尺(米尺)、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。
三、实验原理与设计
1．实验原理：二力平衡
将已知质量的钩码悬挂于弹簧上，由二力平衡知，弹簧对钩码的弹力(F)大小等于钩码所受重力的大小。
2．实验设计：
(1)改变弹力的方法：
通过改变悬挂的钩码个数来改变弹簧弹力的大小。
(2)需测量物理量：
①弹簧原长(L0)：弹簧未挂钩码时的长度。
②弹簧伸长量(x)：弹簧挂钩码后的长度(L)与弹簧原长之差，即x＝L－L0。
③钩码的质量：一个钩码的质量(m)与钩码个数(n)的乘积。
(3)研究问题：
①数量关系：弹簧的弹力(F)和弹簧伸长量(x)之间的定量关系。
②弹簧的劲度系数：
a．弹簧的弹力F与其伸长量x成正比，比例系数k＝，即为弹簧的劲度系数；
b．在Fx图像中，图像的斜率等于弹簧的劲度系数。
四、实验步骤
(1)按图安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。
(2)在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度L并记下钩码的重力。
(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，L表示弹簧的总长度，x＝L－L0表示弹簧的伸长量。
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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F/N
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0
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L/cm
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x/cm
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0
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(1)对所挂钩码的质量有什么要求？
提示：不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
(2)每次所挂钩码的质量差有什么要求？
提示：尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线精确。
五、数据收集与分析
(1)数据记录表：
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次数
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1
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2
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3
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4
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5
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钩码质量m/g
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弹力F/N
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弹簧长度L/cm
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弹簧的伸长量x/cm
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(2)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，连接各点得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
(3)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物理意义。
(1)测量弹簧长度时，有什么要求？
提示：一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，以免增大误差。
(2)作图描点画线时，对所描的点应注意什么？
提示：所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。
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：
(1)弹簧长度的测量造成偶然误差，为了减小这种误差，要尽量多测几组数据。
(2)作图时的不规范造成偶然误差，为了减小这种误差，画图时要用细铅笔作图，所描各点尽量均匀分布在直线的两侧。
