2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系.docxVIP

实验二探究弹簧弹力与形变量的关系

原理装置图

操作要求

注意事项

平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等

1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。

2.如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中。

3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5。

1.操作:弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。

2.作图:坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。

3.适量:弹簧下端所挂钩码不要太多以免伸长量超出弹性限度。

4.多测:要使用轻质弹簧尽可能多测几组数据。

5.统一:弹力及伸长量对应关系及单位应统一。

数据

处理

1.列表法:将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。

2.图像法:根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的倾斜直线。

考点一教材原型实验

例1(2025·河南省中原名校联盟调研)某同学在做探究“弹簧弹力与形变量的关系”实验中，设计了如图甲所示的实验装置。

(1)关于本实验，下列说法正确的是。?

A.弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度

B.用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态

D.用几个不同的弹簧，各测出一组拉力与伸长量，可得出拉力与伸长量成正比

(2)如图乙所示是某根弹簧所受拉力F与伸长量x之间的关系图像，由图可知该弹簧所受拉力F与伸长量x的比值k=N/m(保留3位有效数字)。?

(3)该同学用此弹簧制作成一把弹簧测力计，某次测力时弹簧测力计的指针位置如图丙所示，则弹力大小为F=N。?

答案(1)AC(2)200(3)2.70

解析(1)弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，A正确;将弹簧悬挂在铁架台上，用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的原长x0，悬挂钩码后用直尺测得弹簧的长度x1，弹簧的伸长量为x=x1－x0，B错误;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态，C正确;应该用同一个弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出弹力与形变量成正比，D错误。

(2)由题图乙可知该弹簧所受拉力F与伸长量x的比值为k=105×10-2N/m=200

(3)弹力大小为F=2.70N。

例2(2025·黑龙江高三联考)某实验小组利用如图所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，让毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐，实验时通过改变弹簧下端悬挂的钩码数量，改变弹簧的弹力F，并利用刻度尺读出对应的弹簧长度L。

(1)下列说法正确的是。?

A.悬挂钩码时，应在钩码静止后再读数

B.每次必须增加相同个数的钩码，钩码的总重力与弹力F大小相等

C.如果未测量弹簧原长，实验就无法得到弹簧的劲度系数

D.用几个不同的弹簧分别测出几组弹力与伸长量，得出弹力与伸长量之比相等

(2)实验小组先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用刻度尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来。挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，则作出的弹簧弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系图像，可能正确的是。?

(3)通过F－x图像的斜率求出弹簧的劲度系数k，则k(选填“大于”“小于”或“等于”)劲度系数的真实值。?

(4)若实验中毫米刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据测量得到的弹簧劲度系数将(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。?

答案(1)A(2)B(3)等于(4)偏小

解析(1)悬挂钩码时，应在钩码静止后再读数，防止钩码摆动过程影响示数，A正确;每次增加的钩码个数不需要相同，钩码的总重力与弹力F大小相等，B错误;未测量弹簧原长，通过F－L图像的斜率也可以得到弹簧的劲度系数，C错误;实验中应以同一根弹簧为实验对象，不同的弹簧劲度系数可能不同，得出弹力与伸长量之比可能不相等，D错误。

(2)胡克定律F=kx公式中x为形变量，由于未考虑到弹簧自身重力，使得当弹力为零时弹簧的伸长量不为零，则弹簧弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系图像交于x轴，故A、C、D错误，B正确。

(3)F－x图像的斜率等于弹簧的劲度系数。

(4)若实验中刻度尺没有完全竖直，则测得的弹簧伸长量偏大，因此得到的劲度系数偏小。

考点二创新拓展实验

创新角度:实验装置的改进

装置时代