Question

在探索彈力和彈簧伸長關系的實驗中如何設計實驗步驟??

Answer 1

解析：(1)物理學的研究總是從觀察現象開始的.在探究彈力和彈簧伸長的關系時,我們先觀察實驗現象,作定性研究.把一個彈簧掛在鐵架臺上,向下拉彈簧,看到的現象是:拉力越大時,彈簧越長,彈簧的伸長越大.?

(2)研究定量關系要先有科學猜測.定量研究都是從研究者提出猜測開始的.對于彈力和彈簧伸長的關系,我們提出如下幾種猜測:?

①彈力大小與彈簧長度成正比.?

②彈力大小與彈簧的伸長成正比.?

③彈力大小與彈簧伸長的平方成正比.?

第一個猜測立即被否定了,因為拉力為零時,彈簧長度不為零.后兩種猜測哪個是對的?要在實驗中尋找答案.?

(3)從設計實驗方案到采集數據.?

什么樣的實驗裝置能方便地測量彈力和彈簧伸長呢??

鐵架臺的橫桿上掛著一個彈簧,彈簧旁邊立著一個刻度尺,記下彈簧的上端對應的刻度和不掛鉤碼時彈簧下端對應的刻度,記錄在數據表里.在彈簧下面掛一個砝碼,再記下彈簧下端對應的刻度.一個、一個地增加砝碼,依次記下各種拉力作用下彈簧下端對應的刻度,并算出每種情形下彈簧的長度和伸長量,記錄在表格里.

砝碼重F/N	彈簧長度L/cm	彈簧伸長x/cm	彈力與彈簧伸長之比
0.50	16.0	11.0	22.0
0.60	18.3	13.3	22.2
0.70	20.5	15.5	22.1
0.80	22.7	17.7	22.1
0.90	25.1	20.1	22.3
0.95	26.2	21.2	22.3

(4)分析數據,驗證猜測,得出結論.?

分析表中數據,很容易判定正確的結論是彈力與彈簧伸長成正比,第二種猜測被證實,第三種猜測被否定.?

分析關系除了用計算法還可以用圖象法.在坐標紙上畫坐標軸,讓縱軸表示彈簧的伸長量x=L-L₀,橫軸表示彈力F,然后描點.描點后連線要注意三點:①使直線更多地通過所描的點;②不能通過的點要均勻分布在直線兩側;②個別偏差比較大的點舍棄.我們看出這5個點與原點基本上分布在同一直線上,這是一條過原點的直線.x-F 圖線顯示出彈力與伸長成正比.?

(5)判斷規律是否有普遍性?

上述結果有沒有普遍性呢?一個彈簧的實驗結果不能作出一般性結論,換用別的彈簧多次做實驗,結果都是彈力與彈簧的伸長成正比,只是不同的彈簧比例系數不同.改為壓縮彈簧也是同樣的結果,說明這個關系是有一般性的.?