2022-2023年高考物理一轮复习 实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系课件
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时,移动游标,使其零刻度线对准指针,此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质
量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所
示,其读数为________ cm.当地的重力加速度大小为9.80
3.775m/s2,此弹簧的劲度系数为
53.7
________ N/m(保留3位有效数字)．10.00Fra bibliotek2.93
4.55
5.98
7.50
(1)以x为横坐标,F为纵坐标,在如图的坐标纸上描绘出能够正确反映
弹力与伸长量关系的图线．
75 N/m(73～77 N/m均对)
(2)由图线求得该弹簧的劲度系数为__________________________(保
留两位有效数字)．
解析：横轴表示伸长量x,纵轴表示弹力F,
甲
__________；用制作好的弹簧测力计来测量物体的重力,如图b所示,物
4.0
体重__________N.
练2 如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主
尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的
装置,简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码
n
l/cm
1
10.48
2
10.96
3
11.45
4
11.95
5
12.40
(2)弹簧的劲度系数k可用砝码质量m、重力加速度大小g及ln图线的斜率α
表示,表达式为k＝________.若g取9.8
m/s2,则本实验中k＝________N/m(结果
保留3位有效数字)．
102
题型2|实验器材与方法的创新
解析：
①主尺读数3.7 cm，即37 mm，游标卡尺第15刻度线
1
与主尺上某刻度线对齐，所以总读数为37 mm＋15×
20
mm＝37.75 mm＝3.775 cm；
F
mg
0.100×9.8
②由F＝kΔx得k＝ ＝
＝
−2 N/m＝
0.98
1.825×10−2
Δx
x2 −x1
N/m≈53.7 N/m
3.775−1.950 ×10
热点二
实验拓展创新
题型1|实验装置改进
例2 某同学利用图a的装置测量轻弹簧的劲度系数．图中,光滑的细杆
和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与
细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝
码的质量均为m＝50.0 g)．弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在刻度
尺上读出．
实验步骤如下：
①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹
簧与细杆没有接触；
②系统静止后,记录砝码的个数及指针的位置；
③逐次增加砝码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)；
④用n表示砝码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表
格内．
回答下列问题：
(1)根据下表的实验数据在图b中补齐数据点并做出ln图象．
N/m.(计算
结果保留三位有效数字)
(5)如果将指针分别固定在图示A点上方的B处和A点下方的C处,作出
钩码质量m和指针所对刻度l的关系图象,由图象进一步得出的弹簧的劲
度系数kB、kC.kB、kC与k相比,可能是________．
AD
A．kB大于k B．kB等于k C．kC小于k D．kC等于k
解析：
按照表格数据,描点画图,得到一条直线,图象
斜率代表弹簧劲度系数．
题型3拓展实验——探究橡皮筋伸长与所受拉力的关系
例4 某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵
循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度),将一张白纸固定在竖
直放置的木板上,原长为L0 的橡皮筋的上端固定在O点,下端挂一重
(3)ml图线的斜率k′＝1.25 kg/m,弹簧的劲度系数k＝k′g,则弹簧弹力和长度l的关
系为F＝gk′(l－l0) l0＝15×10－2 m,所以F＝12.5(l－0.15)
(4)k＝k′g＝1.25×10 N/m＝12.5 N/m
(5)指针固定在B处,测量弹簧伸长量时偏小,由F＝kΔl可知,k偏大,A正确；指针固
间的关系式(重力加速度取g＝10 m/s2)；求出弹簧的劲度系数．
(2)图为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量m与弹簧长
度l之间的关系图线．
F＝12.5(l－0.15)
(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：________.
12.5
(4)此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k＝________
定在C处,不影响弹簧伸长量的测量,k值不变,D正确．
练1 在探究弹力和弹簧的关系实验中,小明同学用甲、乙两根规格
不同的弹簧进行实验,由实验得到弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力F的
关系如图a所示,由图求得弹簧乙的劲度系数为__________N/m.若要在
200
两根弹簧中选用一个来制作精度较高的弹簧测力计,应选弹簧
物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N点,静
止时记录下N点的位置a,请回答：
(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F,用
刻度尺测量橡皮筋ON的长为L及N点与O点
的 水 平 距 离 为 x, 则 橡 皮 筋 的 劲 度 系 数 为
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
热点一
教材原型实验
例1 一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．
(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理
CBDAE
的操作顺序将步骤的序号写在横线上________．
A．以弹簧长度l为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数
据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线或直线连接起来；
例3 用如图所示的实验装置研究弹簧的弹力
与形变量之间的关系．轻弹簧上端固定一只力
传感器．然后固定在铁架台上,当用手向下拉
伸弹簧时,弹簧的弹力可从传感器读出．用刻
度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度,从而
确定伸长量．测量数据如表格所示：
伸长量x/10－2 m 2.00
弹力F/N
1.50
4.00
6.00
8.00
B．记下弹簧下端不挂钩码时,其下端A处指针所对刻度尺上的
刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧
附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码,待钩码静止
后,读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内,然后取下钩码；
E．由图象找出ml间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之
量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度线对准指针,标尺示数如图(b)所
示,其读数为________ cm.当地的重力加速度大小为9.80
3.775m/s2,此弹簧的劲度系数为
53.7
________ N/m(保留3位有效数字)．10.00Fra bibliotek2.93
4.55
5.98
7.50
(1)以x为横坐标,F为纵坐标,在如图的坐标纸上描绘出能够正确反映
弹力与伸长量关系的图线．
75 N/m(73～77 N/m均对)
(2)由图线求得该弹簧的劲度系数为__________________________(保
留两位有效数字)．
解析：横轴表示伸长量x,纵轴表示弹力F,
甲
__________；用制作好的弹簧测力计来测量物体的重力,如图b所示,物
4.0
体重__________N.
练2 如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主
尺构成,主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的
装置,简化为图中的指针．现要测量图(a)中弹簧的劲度系数．当托盘内没有砝码
n
l/cm
1
10.48
2
10.96
3
11.45
4
11.95
5
12.40
(2)弹簧的劲度系数k可用砝码质量m、重力加速度大小g及ln图线的斜率α
表示,表达式为k＝________.若g取9.8
m/s2,则本实验中k＝________N/m(结果
保留3位有效数字)．
102
题型2|实验器材与方法的创新
解析：
①主尺读数3.7 cm，即37 mm，游标卡尺第15刻度线
1
与主尺上某刻度线对齐，所以总读数为37 mm＋15×
20
mm＝37.75 mm＝3.775 cm；
F
mg
0.100×9.8
②由F＝kΔx得k＝ ＝
＝
−2 N/m＝
0.98
1.825×10−2
Δx
x2 −x1
N/m≈53.7 N/m
3.775−1.950 ×10
热点二
实验拓展创新
题型1|实验装置改进
例2 某同学利用图a的装置测量轻弹簧的劲度系数．图中,光滑的细杆
和直尺水平固定在铁架台上,一轻弹簧穿在细杆上,其左端固定,右端与
细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮,其下端可以悬挂砝码(实验中,每个砝
码的质量均为m＝50.0 g)．弹簧右端连有一竖直指针,其位置可在刻度
尺上读出．
实验步骤如下：
①在绳下端挂上一个砝码,调整滑轮,使弹簧与滑轮间的细线水平且弹
簧与细杆没有接触；
②系统静止后,记录砝码的个数及指针的位置；
③逐次增加砝码个数,并重复步骤②(保持弹簧在弹性限度内)；
④用n表示砝码的个数,l表示相应的指针位置,将获得的数据记录在表
格内．
回答下列问题：
(1)根据下表的实验数据在图b中补齐数据点并做出ln图象．
N/m.(计算
结果保留三位有效数字)
(5)如果将指针分别固定在图示A点上方的B处和A点下方的C处,作出
钩码质量m和指针所对刻度l的关系图象,由图象进一步得出的弹簧的劲
度系数kB、kC.kB、kC与k相比,可能是________．
AD
A．kB大于k B．kB等于k C．kC小于k D．kC等于k
解析：
按照表格数据,描点画图,得到一条直线,图象
斜率代表弹簧劲度系数．
题型3拓展实验——探究橡皮筋伸长与所受拉力的关系
例4 某物理学习小组用如图甲所示装置来研究橡皮筋的劲度系数(遵
循胡克定律且实验中弹力始终未超过弹性限度),将一张白纸固定在竖
直放置的木板上,原长为L0 的橡皮筋的上端固定在O点,下端挂一重
(3)ml图线的斜率k′＝1.25 kg/m,弹簧的劲度系数k＝k′g,则弹簧弹力和长度l的关
系为F＝gk′(l－l0) l0＝15×10－2 m,所以F＝12.5(l－0.15)
(4)k＝k′g＝1.25×10 N/m＝12.5 N/m
(5)指针固定在B处,测量弹簧伸长量时偏小,由F＝kΔl可知,k偏大,A正确；指针固
间的关系式(重力加速度取g＝10 m/s2)；求出弹簧的劲度系数．
(2)图为根据实验测得数据标出的对应点,请作出钩码质量m与弹簧长
度l之间的关系图线．
F＝12.5(l－0.15)
(3)写出弹簧弹力F和弹簧长度l之间关系的函数表达式：________.
12.5
(4)此实验得到的结论是：此弹簧的劲度系数k＝________
定在C处,不影响弹簧伸长量的测量,k值不变,D正确．
练1 在探究弹力和弹簧的关系实验中,小明同学用甲、乙两根规格
不同的弹簧进行实验,由实验得到弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力F的
关系如图a所示,由图求得弹簧乙的劲度系数为__________N/m.若要在
200
两根弹簧中选用一个来制作精度较高的弹簧测力计,应选弹簧
物．用与白纸平行的水平力(由拉力传感器显示其大小)作用于N点,静
止时记录下N点的位置a,请回答：
(1)若拉力传感器显示的拉力大小为F,用
刻度尺测量橡皮筋ON的长为L及N点与O点
的 水 平 距 离 为 x, 则 橡 皮 筋 的 劲 度 系 数 为
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
热点一
教材原型实验
例1 一名同学用图示装置做“测定弹簧的劲度系数”的实验．
(1)以下是这位同学根据自己的设想拟定的实验步骤,请按合理
CBDAE
的操作顺序将步骤的序号写在横线上________．
A．以弹簧长度l为横坐标,以钩码质量m为纵坐标,标出各组数
据(l,m)对应的点,并用平滑的曲线或直线连接起来；
例3 用如图所示的实验装置研究弹簧的弹力
与形变量之间的关系．轻弹簧上端固定一只力
传感器．然后固定在铁架台上,当用手向下拉
伸弹簧时,弹簧的弹力可从传感器读出．用刻
度尺可以测量弹簧原长和伸长后的长度,从而
确定伸长量．测量数据如表格所示：
伸长量x/10－2 m 2.00
弹力F/N
1.50
4.00
6.00
8.00
B．记下弹簧下端不挂钩码时,其下端A处指针所对刻度尺上的
刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上,将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧
附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个……钩码,待钩码静止
后,读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内,然后取下钩码；
E．由图象找出ml间的函数关系,进一步写出弹力与弹簧长度之