探究形变与弹力的关系重点
第三章 2 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变的关系
第2课时实验：探究弹簧弹力与形变的关系[学习目标] 1.学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系。
2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。
3.能根据F－x图像求出弹簧的劲度系数。
4.掌握胡克定律，会用F＝kx分析、解决有关问题。
一、实验：探究弹簧弹力与形变的关系1．实验器材铁架台，下端带挂钩的弹簧，100 g的钩码若干，刻度尺等。
2．实验原理(1)弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止时弹簧弹力的大小等于钩码所受重力的大小。
(2)弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0。
(3)图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系。
3．实验步骤(1)如图甲所示，将弹簧挂置于铁架台的横杆上，测出弹簧的原长(自然长度)l0。
(2)如图乙所示，在弹簧下端依次挂上1个、2个……相同的钩码，分别测出弹簧静止时的长度l。
(3)计算出每次弹簧的伸长量x＝l－l0。
(4)把所测得的数据填写在下列表格中。
序号1234 5钩码所受重力G/N弹簧长度l/m弹力的大小F/N弹簧的伸长量x/m4.数据处理(1)以x为横轴，F为纵轴建立坐标系，根据表中的数据，在图丙的坐标纸上描点，画出F－x图像。
丙(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数。
首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。
(3)分析弹簧弹力和形变量之间的关系，解释函数表达式中常数的物理意义。
5．注意事项(1)尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响。
(2)实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度。
(3)测量长度时，应区别弹簧原长l0、实际长度l及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系。
为了减小弹簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处于自然伸长状态。
(4)记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告
探究弹簧弹力与形变量的关系实验报告1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面进行展开：1. 弹簧的基本介绍：弹簧作为一种常见的物理学实验器材，具有弹性变形的特性，广泛应用于机械工程、物理学和工业生产中。
弹簧的发展历史可以追溯到古代，它的使用在各个行业中都具有重要的作用。
2. 弹力的概念和作用：弹力是弹簧受到变形时产生的力量。
当弹簧产生形变时，其中的弹性势能会转化为弹力。
弹力可以用于平衡其他力量的作用，或者用于储存能量和传递能量。
3. 形变量的定义与测量方法：形变量指的是弹簧在受力下发生的长度变化或形状变化的量。
常见的形变量有线性形变和弯曲形变。
线性形变是指弹簧的长度变化，弯曲形变是指弹簧的形状变化。
测量形变量可以通过拉伸计等仪器来实现。
4. 弹簧弹力与形变量的关系：弹簧弹力与形变量之间存在一定的关系，这个关系可以用胡克定律来描述。
根据胡克定律，弹簧弹力与形变量成正比，即弹力与形变量之间存在线性关系。
这一关系可以用公式F=kx来表示，其中F表示弹力，k表示弹簧的弹性系数，x表示形变量。
综上所述，本实验报告旨在通过探究弹簧弹力与形变量的关系，验证弹力与形变量之间的线性关系，并进一步探讨弹簧的弹性特性。
通过实验的结果以及对实验的思考，我们可以对弹簧的特性和应用有更深入的理解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织方式和各个章节的主要内容，以便读者可以快速了解文章的总体结构和主题。
本篇实验报告共分为三个章节：引言、正文和结论。
引言部分首先概述了实验的背景和意义，引起读者的兴趣和关注。
然后介绍了整篇文章的结构，包括各个章节的主要内容和目的。
正文部分是实验报告的核心部分，分为三个小节：弹簧弹力的定义、形变量的定义以及弹簧弹力与形变量的关系。
在第一个小节中，将对弹簧弹力的定义进行详细讲解，包括弹簧的特性和受力情况。
第二个小节将介绍形变量的定义，包括不同类型的形变量（如拉伸、压缩等），以及测量形变量的方法。
探究弹簧弹力与形变量的关系(解析版)--2024高考物理复习
探究弹簧弹力与形变量的关系特训目标特训内容目标1竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系(1T-2T)目标2水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系(3T-4T)目标3斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系(5T-6T)目标4合成法探究弹簧弹力与形变量的关系(7T-8T)目标5杨氏模量(9T-10T)目标6串并联弹簧弹力与形变量的关系(11T-12T)目标7角度旋转法探究弹簧弹力与形变量的关系(13T-14T)【特训典例】一、竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系1一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数(弹性绳的弹力与形变量遵守胡克定律)．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如下表所示：钩码质量m/g20406080100120P点刻度值x/cm 5.53 5.92 6.30 6.677.027.40(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图象；(2)请根据图象数据确定：弹性绳原长约为cm，弹性绳的劲度系数约为N/m(重力加速度g取10m/s2，结果均保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)。
【答案】 5.10~5.2552.2~55.8不受影响偏小【详解】(1)[1]作出m-x图象如图；(2)[2][3]根据图象数据确定：弹性绳原长约为5.20cm ，弹性绳的劲度系数约为k =F Δx=120×10-3×10(7.40-5.20)×10-2N /m =54.5N /m(3)[4][5]若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则测得的弹簧伸长量偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小。
高考实验课【探究弹簧形变与弹力的关系】一轮复习
4
4．实验步骤 (1)根据实验原理图，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的 横梁上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为 1 mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻 度尺是否竖直． (2)记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度 l0，即弹簧的原长． (3)在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度 l，求出弹簧的伸长 x 和所 受的外力 F(等于所挂钩码的重力)．
栏目导航
17
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选 项中规范的做法是________．(填选项前的字母)
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量 Δl 与弹力 F 的关系图线，图线的 AB 段明显 偏离直线 OA，造成这种现象的主要原因是___________________________________．如图(a)所示，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 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留三位有效数字)．
(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空： a．将轻弹簧 A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧的原长 L0； b．在弹簧的下端挂上钩码，记下钩码的个数 n(n 分别取 1、2、3、4、5)，并待钩 码静止时测出__________________，计算出弹簧的伸长量 x； c．改变钩码个数，重复实验步骤 b； d．将另一根与 A 完全相同的弹簧剪成长度不同的两段 B 和 C，测出 B 和 C 的原长 之比为 2∶1，分别用 B 和 C 代替 A 重复实验步骤 a、b、c.
2022秋物理粤教版必修1学案：3.1 探究形变与弹力的关系 Word版含答案
②从作用点沿力的方向画一线段，线段长短依据选定的标度和力的大小画出，线段上加刻度，如图甲所示；也可以从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度(即10mm)的线段，如图乙所示．
③在线段上加箭头表示力的方向．
(2)画力的示意图：从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段，并加上箭头，表示方向，然后标明FN＝10N即可，如图丙所示．
解析解法一(1)弹簧不产生弹力时的长度等于原长，由题图可知该弹簧的原长为L0＝15cm.
(2)据F＝kx得劲度系数：k＝ ＝ ，由图线可知，该弹簧伸长ΔL＝(25cm－15cm)＝10cm时，弹力ΔF＝50N．所以k＝ ＝ N/m＝500 N/m.
解法二依据胡克定律得F＝k(L－L0)，代入图象中的两点(0.25,50)和(0.05，－50)．
8．一只松鼠站在倾斜的树枝上，则树枝对松鼠的弹力的方向为()
A．竖直向上
B．竖直向下
C．垂直树枝斜向上
D．沿树枝方向
答案C
解析支持力的方向总是垂直于接触面指向被支持的物体，选项C正确．
9．在图4中画出物体A所受弹力的示意图．
图4
答案如图所示
题组三胡克定律
10．关于弹簧的劲度系数k，下列说法中正确的是()
图2
A．跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变
B．跳板和运动员的脚都发生了形变
C．运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的
D．跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的
答案BC
解析发生形变的物体，为了恢复原状，会对与它接触的物体产生弹力的作用，发生形变的物体是施力物体．B、C正确．
题组二弹力的方向的表示方法
A. B.
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
3.1.3 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
一、实验目的
1、探究弹簧弹力与形变量的关系． 2、学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据．
3、学会根据F－x、F－l 图像求出弹簧的劲度系数．
二、实验原理
1、如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长， 平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． 2、弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由 伸长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就 可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系
八、实验的创新与改进
胡克定律
1、公式适用于弹簧(或橡皮条)发生“弹性形变"且在弹性限度内的情形。
2、公式中x 是弹簧的形变量，即弹簧的伸长 量或压缩量，注意不是弹簧的长度。 弹簧 伸长量或压缩量相同时，弹力大小相等，但方向不同。
3、弹簧的劲度系数h 由弹簧本身的材料、长度、粗细、匝数等因素决定。
(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m. (3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于： ________________；缺点在于：____________________________________.
【例4】 图中 a、b、c 为三物块，M、N 为两个轻质弹簧，R 为跨过光滑定滑轮
的细绳，它们连接如图并处于平衡状态，则有可能（ A ）
A．N 处于拉伸状态而 M 处于压缩状态 B．N 处于压缩状态而 M 处于拉伸状态 C．N 处于不伸不缩状态而 M 处于拉伸状态 D．N、M 均处于不伸不缩状态
【例5】（多选）如图所示，A、B 两物体的重力分别是 GA=5 N，GB=6 N。A 用细线悬挂在顶板上，B 放在水平面上，A、B 间轻弹簧的弹力 F=2 N，则细线中
(必修1)1131.探究形变与弹力的关系
探究形变与弹力的关系
在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆， 在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，短跑 的起跑器都是利用弹力。 的起跑器都是利用弹力。 同学们还可以举出更多利用弹力的例子吗？ 同学们还可以举出更多利用弹力的例子吗？ ——拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板、跳马的踏板…… 拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板、跳马的踏板 拉弓射箭 弹力是怎样产生的呢？ 弹力是怎样产生的呢？ ——弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力是伴随着物体的形变而产生的。 弹力是伴随着物体的形变而产生的 弹力的概念： 弹力的概念： ——产生形变的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体 产生形变的物体由于要恢复原状， 产生形变的物体由于要恢复原状 产生力的作用，这种力称为弹力。 产生力的作用，这种力称为弹力。
第一节
胡克定律
探究形变与弹力的关系
三.探究弹力与形变长（ ——在弹性限度内 ——在弹性限度内，弹簧弹力 F 的大小与弹簧的伸长（或缩 成正比。 短）量 x 成正比。 即 F=kx
称为弹簧的劲度系数。 ①式中比例系数 k 称为弹簧的劲度系数。 ②不同的弹簧，其劲度系数一般是不同的。 不同的弹簧，其劲度系数一般是不同的。 的因素： ③影响k的因素：材料、粗细、长度、匝数 影响 的因素 材料、粗细、长度、匝数 弹簧弹力的大小 ④胡克定律通常用来计算弹簧弹力的大小。 胡克定律通常用来计算弹簧弹力的大小。
弹力产生的条件 ②受力物体发生弹性形变
③发生弹性形变的物体恢复形变 ④恢复形变过程中对施加外力作用的物体有弹力作用 【小贴士】弹力的产生与历史经验的吻合 小贴士】 哪里有压迫，哪里就有反抗， 哪里有压迫，哪里就有反抗， 压迫越深重，反抗就越强烈。 压迫越深重，反抗就越强烈。
高物辅导系列(10)探究形变与弹力的关系
学科：物理学段：高一必修一学生姓名教师联系电话：教学内容探究形变与弹力的关系教学目标1、知道什么是弹力以及弹力产生的条件2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，并正确的画出它们的方向3、知道弹簧的弹力跟弹簧形变量的关系4、掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法教学重、难点1、相互接触的物体间是否有弹力的判断2、弹力方向的确定一、弹性形变1．物体在力的作用下形状或______发生改变的现象，叫做形变．2．物体发生形变后在撤去外力时能够恢复原状，这种形变叫做______形变．3．弹性限度：如果形变过大，超过了一定的限度，撤去作用力后，物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做弹性限度．弹簧在使用过程中不能超过其弹性限度．二．弹力1．定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力．2．弹力产生的条件：(1)物体直接相互________；(2)物体发生__________．3．弹力的方向：跟物体恢复形状的方向______．(1)一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体．(2)一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是沿线(或绳)的方向．(3)弹力方向特点：由于弹力的方向跟接触面垂直，面面接触、点面接触时弹力的方向都是垂直于接触面的．弹力的大小：与形变大小有关．一般来说形变越大，弹力越大．三、胡克定律1．胡克定律：在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的______________成正比，即F＝kx，其中k是弹簧的劲度系数，单位的符号是N/m.2．注意的问题(1)胡克定律的成立是有条件的，就是弹簧发生“__________”，即必须在弹性限度内．(2)F＝kx中的x是弹簧的________，是弹簧的伸长(或缩短)的长度，而不是弹簧的长度．(3)F＝kx中的k是弹簧的劲度系数，它反映了弹簧软硬程度，大小由弹簧本身性质决定，与弹力的大小______．(4)在应用F＝kx时，要把各物理量的单位统一到国际单位制中．(5)公式ΔF＝kΔx可作为胡克定律的推论使用，式中ΔF、Δx分别表示弹力变化量和形变变化量．(6)判断弹簧弹力的方向时，要注意弹簧是被拉伸还是被压缩或两者均有可能，计算弹簧弹力大小的方法一般是根据胡克定律，有时也根据平衡条件来计算.每天浏览5分钟,有时候进步就这么简单！！！例1关于弹力的产生，下列说法正确的是()A．只要两物体相接触就一定产生弹力B．只要两物体相互吸引就一定产生弹力C．只要物体发生形变就一定产生弹力D．只有发生弹性形变的物体才会对与它接触的物体产生弹力作用例2如图所示，一个球放在“V”形两光滑面AC和AB上，处于静止状态，请画出球所受的弹力．变式训练1如图所示，光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点，重心在P点，静止在竖直墙和桌边之间．试画出小球所受弹力．例3竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4 N的物体时弹簧长度为12 cm；挂重为6N的物体时弹簧长度为13 cm，则弹簧原长为______ cm，劲度系数为______ N/m.变式训练2如图所示，A、B两物体的重力分别是G A＝3 N，G B＝4 N．A用细线悬挂在顶板上，B放在水平面上，A、B间轻弹簧中的弹力F＝2 N，则细线中的张力F T及B对地面的压力F N的可能值分别是()A．5 N和6 N B．5 N和2 N C．1 N和6 N D．1 N和2 N例4如图所示，叠放的物体A、B静止于水平地面上，物体A对物体B的压力是10 N，试画出这个力的图示和示意图．例5如图所示，一个质量分布均匀的球放在互成120°角的两块光滑平面之间，保持静止状态，球与水平面AB相切于a点，与倾斜面AC相切于b点，试分析球的受力情况，画出球的受力示意图．变式训练3如图所示，一小球用两根轻绳挂于天花板上，小球静止，绳1倾斜，绳2恰好竖直，则小球所受的作用力有()A．1个B．2个C．3个D．4个例6、如图所示，静止在水平路面上的小车，其支架的杆子上固定一铁球，关于杆子给铁球的力的方向，下列说法正确的是:( )A．沿杆子; B．垂直于杆子; C．竖直向上; D．沿杆子与竖直方向之间的某一方向.【随堂演练】1．下列有关弹力的一些说法中，正确的是()A．只有弹簧才有可能施加弹力B．施加弹力的物体一定有形变C．墨水瓶放在课桌上，墨水瓶对课桌施加了弹力，但墨水瓶并没发生形变D．压力就是竖直向下压的力2．将一本书放在水平桌面上静止，则下面说法中正确的是()A．书对桌面的压力就是书受的重力，施力物体是地球B．书对桌面的压力是弹力，在数值上等于书受的重力C．书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的D．书能静止，是由于书的重力大于桌面对书的支持力3．下列叙述中错误的是()A．压力、支持力和拉力都是弹力B．压力和支持力的方向总垂直于接触面C．轻绳、轻杆上产生的弹力总是在沿绳、杆的直线上D．轻杆不同于轻绳，弹力的方向可以不在沿杆的直线上4．画出图中小球或杆所受弹力的示意图．5. 一个球形物体O静止放在水平地面上，并与竖直墙相接触，A、B两点是球与墙和地面的接触点，则下列说法正确的是（）A. 物体受三个力，重力、B点的支持力、A点的弹力B. 物体受二个力，重力、B点的支持力C. 物体受三个力，重力、B点的支持力、地面的弹力D. 物体受三个力，重力、B点的支持力、物体对地面的压力1.下列各种情况中，属于弹性形变的有()A．撑杆跳高运动员起跳中，撑杆的形变B．当你坐在椅子上时，椅面发生的微小形变C．细钢丝被绕制成弹簧D．铝桶被砸扁2．关于弹簧的劲度系数k，下列说法正确的是()A．与弹簧所受的拉力大小有关，拉力越大，k值也越大B．由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关C．与弹簧发生的形变的大小有关，形变越大，k值越小D．是弹簧本身特性，与所受拉力的大小，形变大小都无关3．下列说法正确的是()A．木块放在桌面上受到向上的支持力，这是由于木块发生微小形变而产生的B．用一根细竹杆拨动水中的木头，木头受到竹杆的推力，这是由于木头发生形变而产生的C．绳对物体的拉力方向总是竖直向上D．挂在电线下面的电灯受到向上的拉力，是由于电线发生微小形变而产生的4．如图所示，A、B叠放在水平地面上，则地面受到的压力是()A．A和B对地面的压力之和B．B对地面的压力C．B的重力D．A和B的重力5、如图所示，对静止于水平地面上的重为G的木块，施加一竖直向上的逐渐增大的力F，若F总小于G，下列说法正确的是()A．木块对地面的压力随F增大而增大B．木块对地面的压力随F增大而减小C．木块对地面的压力和地面对木块的支持力是一对平衡力D ．木块对地面的压力就是木块的重力6．如图所示，一倾角为45°的斜面固定于竖直墙上，为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且F通过球心，下列说法正确的是()A．球一定受墙的弹力且水平向左B．球可能受墙的弹力且水平向左C．球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D．球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上7、确定如图甲、乙所示的棒和球所受的弹力的方向．8．质量均匀的钢管AB的B端支在光滑水平面上，A端用一根竖直悬绳吊在顶板上(如图所示)．问钢管受到几个力的作用？各是什么性质的力？方向怎样？画出钢管的受力示意图．本周作业上周作业完成情况教学主管日期、时间学生签名学科：物理学段：高一上册学生姓名教师联系电话：补充习题限时：30分钟总分：100分得分：______1、重为4 N的木块放在水平桌面上，桌面受到4 N的压力,以下说法正确的是( )A、这个压力就是重力，施力物体是地球B、这个压力就是重力，施力物体是木块C、这个压力的施力物体是木块，此压力是由于木块发生形变引起的D、这个压力的施力物体是地面，此压力是由于地面发生形变引起的2．下列各图中，所有接触面都是光滑的，所有P、Q两球都处于静止状态．P、Q两球之间不存在弹力的是( )3、如图为P物体对Q物体的压力的示意图，其中正确的是( )4．实验表明：弹簧弹力F的大小与弹簧的形变量x有如下关系F＝kx，下列说法正确的是( ) A．式中的k反映了某个具体弹簧的一种性质B．k与弹簧所受外力大小成正比C．x是弹簧伸长或缩短后的长度D．x是弹簧伸长或缩短后的长度相比不受力时长度的变化量5、在探究“弹簧弹力与形变的关系实验”中,弹簧不受力时的长度如图甲所示,当在弹簧下挂重2 N的钩码时长度如图乙所示.对此下列说法中正确的是( )A、该弹簧原长为41 cmB、挂2 N的钩码时,弹簧伸长了49 cmC、该弹簧的劲度系数为20 N/mD、该弹簧的劲度系数为25 N/m6、画出图中小球A所受的弹力方向.已知各接触面均光滑.7、一根轻弹簧的伸长(x)跟所受的外力(F)之间的关系如图所示，试求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)若弹簧原长l0=60 cm，当把弹簧压缩到40 cm长时，需要多大的压力？8、某同学用如图所示装置做探究弹力和弹簧伸长关系的实验.他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,然后在弹簧下端挂上1个钩码,并逐渐增加钩码的个数,测出指针所指的标尺刻度,所得数据列表如下:(重力加速度取g=9.8 m/s2)钩码质量0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00m/×102 g标尺刻度15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50x/×10-2 m(1)根据所测数据，在如图所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x与钩码质量m的关系曲线.(2)根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在_________N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律,，这种规格的弹簧的劲度系数为__________N/m.。
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-2021-2022学年高一物理精讲精练(原卷版)+解析版(含答案)
3.1.2 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系考点精讲考点1：实验原理及实验操作一、实验原理和方法1．弹簧弹力F的确定：弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码处于平衡状态，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等。
2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0。
3．图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系。
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、实验步骤1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时弹簧的长度l0。
2．在弹簧下端悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，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。
【例1】(1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。
弹簧轴线和刻度尺都应在方向(选填“水平”或“竖直”)。
(2)弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为L x；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。
数据如表：表中有一个数值记录不规范，代表符号为 ，由表可知所用刻度尺的最小分度为 。
(3)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与 的差值(选填“L 0”或“L x ”)。
(4)由图可知弹簧的劲度系数为 N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为 g 。
(结果保留2位有效数字，g 取9.8 m/s 2)考点2：数据处理及误差分析一、数据处理1．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，如图所示。
2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可据F x 图线的斜率求解，k ＝ΔF Δx。
探究形变与弹力的关系(说课)
五、教学程序设计 4、观察探讨弹力（回顾）
（1）产生条件：相互接触 产生弹性形变
F
（2）弹力的三要素 （3）三种常见的弹力及其方向 F
归纳：弹力的方向垂直于两物体的接触面,指向 施力物体恢复形变的方向。
五、教学程序设计
（4）形变不明显时弹力是否存在的判断方法（假设法）
假设在该处将与物体接触的另一个物体去掉， 看物体还能否在原来位置保持原来的状态， 从而判断该物体是否受弹力作用。
五、教学程序设计
小游戏引入课题
观察讨论形变及分类 微小形变的放大 观察探讨弹力 总结弹力的产生、方 向和有无的判定 巩固练习
“射箭”小游 戏 演示：压缩、拉伸、弯 曲、扭曲形变；弹性与 塑性形变
光路放大法 液柱放大法 回顾“射箭”游戏
分类练习
五、教学程序设计 1、小游戏引入课题
提问：（1）“箭”是靠什么被发射出去的呢？
（2）什么是弹力？弹力是怎样产生的呢？
通过学生比较熟悉的“射箭”等游戏过程的再现， 激发学生的学习兴趣。
五、教学程序设计 2、观察讨论形变及分类
按形式分：
分 类
按能否恢复原状分： （同时引入弹性与弹性 限度概念）
五、教学程序设计 3、微小形变的放大（动手演示+视频展示）
（1）液柱放大法
（2）“光线”放大法
总体设计
教学内容分析
学生情况分析 教学目标分析 教学策略设计 教学程序设计
教材的地位及作用： 一、教学内容分析 1、本节是学生在高中首次接触力的概 念，是后面其他力学内容学习的重要前 第三章 研究物体间的相互作用 提和基础。
第一节 探究形变与弹力的关系
第二节 研究摩擦力
第三节 力的等效和替换
“探究形变与弹力的关系”教学中应处理的几个问题
４ 如 何 确 定 弹 力 的 大 小
受到 的支 持 力 是 由 于 跟 它接 触 的桌 面发 生 形 变 产 生 的； 而 桌 面受 到的压 力则 是 由 于跟 它 接触 的物 体 发生
有弹力， 这 ２个 弹 力 方 向 分 别 垂 直 于 ＡＣ和 ＡＢ 面 ， 则
球 所受 力如 图 ２所 示 ： 由于 Ａ Ｂ 面 对 球 的弹 力 Ｆ 使
球 不 能静止 在 原来位 置 ， 这 与 球 处 于 静 止 状 态 的 实 际
情 况 不相符 ． 故 ＡＢ 面对球 的 弹力不存 在 ．
形 变产 生 的． ２ 如 何 判 断 弹 力 的 存 在 弹力存 在 的判 断是个 难 点 问题 ， 正 确 掌 握 它 对 以
不论 哪一 种形 变 ， 所 产 生 的 弹 力 大 小 都 与 形 变 的
后 正确 的受 力分 析起 着至 关 重 要 的作 用 ． 相 互 接 触 的
物体 ， 当相 互 挤 压 或 拉 伸并 产 生 弹性 形 变 时 ， 则 在 接 触 处就 会产 生 弹 力 ． 若仅是接触 ， 而 不 相 互 挤 压 或 拉
将该 处 与物体 接触 的另 一 物体 去 掉 ， 看 物 体 是 否 在 该
位置 保持 原来 的状 态 ， 从 而 判 断物 体 在 该处 是 否 受 到
弹力 作 用． 例如 ， 如 图 １所 示 ， 一 球 放 在 光 滑 水 平 面 ＡＣ 上 ， 并 和 ＡＢ 光 滑 面 接 触 ， 球静止 ， 分 析 球 所 受 的
第二章 弹簧弹力与形变量之间的关系
学科素养培养
高考模拟
课堂探究 考点三 含弹簧类弹力问题的分析与计算
第1课时 力
力、重力、弹
中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”也是理想化模型，具有如下几个 特性：
(1)弹力遵循胡克定律 F＝kx，其中 x 是弹簧的形变量．
(2)轻：即弹簧(或橡皮绳)的重力可视为零．
(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿着弹簧的轴线)，橡皮绳只能受 拉力，不能受压力．
第1课时 力
力、重力、弹
再见
题组扣点 课堂探究 学科素养培养 高考模拟
图14
A
)
C．kL
D．2kL
解析 橡皮条长度最大时每根 橡皮条上的弹力是 kL，设此时 θ 两橡皮条间夹角为 θ，则 cos 2 L 2L2－ 2 2 15 ＝ ＝ ， 两橡皮 2L 4 θ 条上的弹力合力为 2kLcos ＝ 2 15 kL，所以 A 对． 2
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
45°
G
FT1 θ α
FT2
G G
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
学科素养培养
第1课时 力
力、重力、弹
4.滑轮模型与死结模型问题的分析
1．跨过滑轮、光滑杆、光滑钉子的细绳两端张力大小相等．
2．死结模型：如几个绳端有“结点”，即几段绳子系在一起，谓 之“死结”，那么这几段绳中的张力不一定相等．
3．同样要注意轻质固定杆的弹力方向不一定沿杆的方向，作用力 的方向需要结合平衡方程或牛顿第二定律求得，而轻质活动杆 中的弹力方向一定沿杆的方向．
题组扣点
课堂探究
学科素养培养
高考模拟
学科素养培养
【例 4】如图 8 所示，轻绳 AD 跨过 固定在水平横梁 BC 右端的定滑轮 挂住一个质量为 10 kg 的物体， ∠ACB＝30° ，g 取 10 m/s2，求： (1)轻绳 AC 段的张力 FAC 的大小； (2)横梁 BC 对 C 端的支持力的大小 及方向．
物理必修一第一章知识点
物理必修一第一章知识点物理必修一第一章知识点(一)一、探究形变与弹力的关系弹性形变(撤去使物体发生形变的外力后能恢复原来形状的物体的形变)范性形变(撤去使物体发生形变的外力后不能恢复原来形状的物体的形变)3、弹性限度：若物体形变过大，超过一定限度，撤去外力后，无法恢复原来的形状，这个限度叫弹性限度。
二、探究摩擦力滑动摩擦力：一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。
说明：摩擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。
三、力的合成与分解(1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，这两个力一定大小相等、方向相反、作用在一条直线上，即二力平衡(2)若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上(3)若处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用，则宜用正交分解法处理，此时的平衡方程可写成①确定研究对象;②分析受力情况;③建立适当坐标;④列出平衡方程四、共点力的平衡条件1.共点力：物体受到的各力的作用线或作用线的延长线能相交于一点的力2.平衡状态：在共点力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动的状态.说明：这里的静止需要二个条件，一是物体受到的合外力为零，二是物体的速度为零，仅速度为零时物体不一定处于静止状态，如物体做竖直上抛运动达到点时刻，物体速度为零，但物体不是处于静止状态，因为物体受到的合外力不为零.3.共点力作用下物体的平衡条件：合力为零，即0说明;①三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交于一点;②物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时，取出其中的一个力，则这个力必与剩下的(N-1)个力的合力等大反向。
③若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：FX合=0，FY合=0;④有固定转动轴的物体的平衡条件五、作用力与反作用力学过物理学的人都会知道牛顿第三定律，此定律主要说明了作用力和反作用的关系。
探究形变与弹力的关系
第一节探究形变与弹力的关系高中课标要求解读：课标要求知道常见的形变，通过实验了解物体的弹性，知道胡克定律。
所以，教师在知识授受的同时，鼓励学生用调查方法知道日常生活和生产中所用的弹簧形状及使用目的，也可以利用胡克定律动手制作简易测力计。
同时渗透体验显示微小形变的方法。
帮助学生掌握设计实验、收集数据、数据处理和总结规律的能力。
教学设计的思路：根据本节教材知识内容学生较为熟悉、易学易懂的特点，我们可将教学重心放在对物理学研究方法的传授上，使学生学会观察与思考、分析与归纳。
基于此，本教案根据教材要求，设置了以“实验与观察——分析与归纳——总结与结论”为认知程序，引导学生既研究物理规律，又掌握研究物理规律的方法。
教学目标：一、知识与技能1、知道什么是弹力以及弹力产生的条件。
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的图示或力的示意图中正确画出它们的方问。
3、知道形变越大，弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。
4、针对实际问题确定弹力的大小方向，提高学生判断分析物理问题的能力。
5、掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的力法。
二、过程与方法1、培养学生根据弹力产牛的条件分析弹力方向的能力。
2、体验显示微小形变的方法。
3、帮助学生掌握设计实验、收集数据、数据处理和总结规律的能力。
三、情感、态度与价值观1、利用实验培养学生的观察能力，激发学生对物理规律的求知欲。
2、培养学生科学的研究问题的方法。
教学内容中的知识要点：弹力产生的条件、弹力的方向、胡克定律及应用。
重、难点分析：1、弹力产生的条件、弹力的方向。
2、胡克定律及应用。
3、相互接触的物体间是否有弹力的判断。
4、弹力方问的确定。
教学过程设计：（一）、新课引入：教师活动：展现小时候常玩的用橡皮筋“射子弹”游戏，让学生感受弹力的作用，并设计问题：（1）为什么这纸团能够发射出去？（2）弹力是怎样产生的？（3）在生活中发生形变的物体是否有弹力的产生？学生活动：亲身感受推、拉、提、压、举等相互作用，并在教师的引导下，观察分析。
4 实验二 探究弹簧形变与弹力的关系
实验二探究弹簧形变与弹力的关系一、实验目的1．探究弹簧形变与弹力的关系．2．学会利用图象法处理实验数据，探究物理规律．二、实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸．三、实验原理1．如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时，弹簧会伸长，平衡时，弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等．2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，弹簧的伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算．这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了．四、数据处理1．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．2．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．五、误差分析1．弹簧所受拉力大小的不稳定易造成误差．使弹簧的一端固定，通过在另一端悬挂钩码来产生对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．2．弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源．测量时尽量精确地测量弹簧的长度．3．描点、作图不准确也会造成误差．六、注意事项1．所挂钩码不要过重，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尽量大一些，从而使坐标纸上描的点尽可能稀，这样作出的图线更精确．3．测量弹簧的原长时要让它自然下垂．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，以减小误差．4．测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．5．建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量大小要适当，不可过大，也不可过小．6．描点画线时，所描的点不一定都落在同一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧．描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．7．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位．实验原理和实验操作【典题例析】(2020·广东茂名信宜中学模拟) 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为完成实验，还需要的实验器材有_______________________________________．(2)实验中需要测量的物理量有_____________________________________________.(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m.图线不过原点的原因是___________________________________________．(4)为完成该实验，设计的实验步骤如下：A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端的刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并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、4个…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式：首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；F．解释函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_________________________________.[解析](1)实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺．(2)为了测量弹簧的形变量，实验中还应测量弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度)．(3)图线的斜率表示弹簧的劲度系数，则k ＝7(4－0.5)×10－2N/m ＝200 N/m ；图线不过原点说明没有力时有形变量，故说明弹簧有自身的重力存在．(4)实验中要先组装器材，即CB ，再进行实验，即D ，然后数据处理，分析解释表达式，最后整理仪器，即AEFG .所以先后顺序为CBDAEFG.[答案] (1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与对应的长度) (3)200 弹簧自身重力 (4)CBDAEFG弹簧的劲度系数与弹簧的材质、弹簧丝的粗细、单位长度内的匝数及弹簧的原长等因素有关，为了探究弹簧劲度系数与弹簧原长的关系，某同学设计了如下实验：(1)实验器材：刻度尺、原长约30 cm 的轻弹簧一根、质量适当且相同的钩码5个、剪刀一把(用来剪断弹簧)，除以上器材外，还需要的器材是________．(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空：a ．将轻弹簧A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧的原长L 0；b ．在弹簧的下端挂上钩码，记下钩码的个数n (n 分别取1、2、3、4、5)，并待钩码静止时测出________，计算出弹簧的伸长量x ；c ．改变钩码个数，重复实验步骤b ；d ．将另一根与A 完全相同的弹簧剪成长度不同的两段B 和C ，测出B 和C 的原长之比为2∶1，分别用B 和C 代替A 重复实验步骤a 、b 、c.(3)根据实验测量的数据，以所挂钩码个数n 为横坐标，以弹簧伸长量x 为纵坐标，得到上述A 、B 、C 三个弹簧的x －n 图象如图所示，根据图象可得出的实验结论为_________，图线A 的上部发生弯曲的原因是_________________________________________________.解析：(1)弹簧和刻度尺都要固定在铁架台上．(2)实验中一定要待钩码静止时，测出弹簧长度，进而算出其伸长量．(3)令单个钩码重力为G ，由题图知，当弹力一定(均为4G )时，A 、B 、C 三根弹簧的劲度系数之比为2∶3∶6，而A 、B 、C 三根弹簧的原长之比为L 0∶23L 0∶13L 0＝3∶2∶1，所以弹簧劲度系数与弹簧原长成反比，图线A的上部发生弯曲的原因是弹簧弹力超过其弹性限度，胡克定律不再成立．答案：(1)铁架台(2)弹簧的长度(3)劲度系数与弹簧原长成反比弹簧弹力超过其弹性限度实验数据处理和误差分析【典题例析】(2018·高考全国卷Ⅰ)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 m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m(保留3位有效数字)．[解析]实验所用的游标卡尺最小分度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图(b)所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm.托盘中放有质量为m＝0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.8 N＝0.980 N，弹簧伸长量为x＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据＝53.7 N/m.胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝Fx[答案] 3.77553.7(2020·安徽淮北一中模拟)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图甲所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度．(1)某同学通过以上实验测量后把6组实验数据的点描在坐标系图乙中，请作出F －L 图线．(2)由此图线可得出弹簧的原长L 0＝________cm ，劲度系数k ＝________N/m.(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较优点在于：_____________________________________________________________； 缺点在于：____________________________________________________________. 解析：(1)F －L 图线如图所示．(2)图象的横截距表示弹力为零时的弹簧的长度，此时弹簧的长度为原长，所以弹簧的原长L 0＝5 cm ，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，故有k ＝ΔF Δx ＝1.60.08N/m ＝20 N/m.(3)根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：钩码个数 0 1 2 3 4 5 弹力F /N 弹簧长度L /(×10－2 m)(4)优点在于可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．答案：(1)如解析图所示 (2)5 20 (3)见解析(4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差创新实验创新实验一般是在教材实验原理的基础上设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的基础上注重迁移创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题．高考考情演变装置 时代化求解 智能化(1)弹力的获得：弹簧竖直悬挂，重物的重力作为弹簧的拉力，存在弹簧自重的影响→弹簧水平使用，重物的重力作为弹簧的拉力，消除了弹簧自身的影响． (2)图象的获得：由坐标纸作图得F －x 图象→由传感器和计算机输入数据直接得F －x 图象【典题例析】图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x 及拉力大小F (从电脑中直接读出)．所得数据记录在下列表格中：拉力大小F /N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x /cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm.(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F 与x 的关系图象．(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m ，弹簧的原长为________cm.(均保留3位有效数字)[解析] (1)由图可知，刻度尺的最小分度值为0.1 cm ，故读数为63.60 cm.(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示．(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k ＝ΔF Δx ＝1.7－0.20.62－0.56N/m ＝25.0N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知原长为55.4 cm.[答案](1)63.60(2)见解析(3)25.055.4(2020·云南昆明模拟)在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定，另一端与力传感器连接，其伸长量通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中：伸长量x/ (×10－2 m) 2.00 4.00 6.008.0010.00弹力F/N 1.50 2.93 4.55 5.987.50(1)以x为横坐标、F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出能正确反映这一弹簧的弹力与伸长量之间关系的图线．(2)由图线求得这一弹簧的劲度系数为________．(保留3位有效数字)解析：(1)描点作图，如图．(2)根据解析(1)中图象，该直线为过原点的一条倾斜直线，即弹力与伸长量成正比，图＝75.0 N/m.象的斜率表示弹簧的劲度系数，k＝ΔFΔx答案：(1)见解析图(2)75.0 N/m1．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________(用所测物理量表示)．(2)若换用另一个原长相同的橡皮筋，重复上述过程，记录静止时N 点的位置b ，发现O 、a 、b 三点刚好在同一直线上，其位置如图乙所示，则下列说法中正确的是________．A ．第二次拉力传感器显示的拉力示数较大B ．两次拉力传感器显示的拉力示数相同C ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数小D ．第二次所用的橡皮筋的劲度系数大解析：(1)设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，重物重力为G ，结点N 在竖直拉力(重物重力G )、橡皮筋拉力T 和水平拉力F 作用下处于平衡状态，满足图示关系，则sin θ＝FT ，而sin θ＝x L ，T ＝k (L －L 0)，联立得k ＝FL x (L －L 0). (2)由受力图知F ＝G tan θ，两次中G 、θ均相同，所以两次拉力传感器显示的拉力示数相同，A 错，B 对；同理，两次橡皮筋的拉力也相同，而橡皮筋的原长相同，第二次的伸长量大，由胡克定律知第二次所用的橡皮筋的劲度系数小，C 对，D 错．答案：(1)FL x (L －L 0)(2)BC2．为了探究弹簧弹力F 和弹簧伸长量x 的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象．(1)从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为______________________________．(2)这两根弹簧的劲度系数分别为：甲弹簧为______ N/m ，乙弹簧为________ N/m.若要制作一个精确度相对较高的弹簧测力计，应选弹簧________(选填“甲”或“乙”)．解析：(1)在弹性限度范围内弹簧的弹力与形变量成正比，超过弹簧的弹性限度范围，则此规律不成立，所以题给的图象上端成为曲线，是因为形变量超过弹簧的弹性限度．(2)甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为： k 甲＝F 甲Δx 甲＝46×10－2 N/m ≈66.7 N/m k 乙＝F 乙Δx 乙＝84×10－2 N/m ＝200 N/m 要制作一个精确程度较高的弹簧测力计，应选用一定的外力作用时形变量大的弹簧，故选甲弹簧．答案：(1)形变量超过弹簧的弹性限度 (2)66.7 200 甲3．(2020·江西上饶高三模拟)在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图(a)对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图(b)进行探究．在弹性限度内，将质量为m ＝50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图(a)、图(b)中弹簧的长度L 1、L 2如表所示．钩码个数 1 2 3 4 L 1/cm 30.00 31.04 32.02 33.02 L 2/cm29.3329.6529.9730.30取重力加速度，由表中数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数．解析：分析图(a)中，钩码数量和弹簧伸长量的关系为每增加一个钩码，弹簧长度伸长约1 cm ，所以弹簧劲度系数k 1＝ΔF Δl ＝mg Δl ＝0.50 N 0.01 m ＝50 N/m.分析图(b)中可得，每增加一个钩码，弹簧伸长约0.32 cm ，即k 1×0.003 2＋k 2×0.003 2＝mg ，根据弹簧甲的劲度系数可以求出弹簧乙的劲度系数．答案：50 能4.某实验小组探究弹簧的劲度系数k 与其长度(圈数)的关系．实验装置如图(a)所示，一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P 0、P 1、P 2、P 3、P 4、P 5、P 6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P 0指向0刻度．设弹簧下端未挂钩码时，各指针的位置记为x 0；挂有质量为0.100 kg 的钩码时，各指针的位置记为x .测量结果及部分计算结果如下表所示(n 为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80 m/s 2)．已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm.P 1 P 2 P 3 P 4 P 5 P 6 x 0(cm) 2.04 4.06 6.06 8.05 10.03 12.01 x (cm) 2.64 5.26 7.81 10.30 12.93 15.41 n 10 20 30 40 50 60 k (N/m) 163 ① 56.0 43.6 33.8 28.8 1k(m/N) 0.006 1②0.017 90.022 90.029 60.034 7(1)将表中数据补充完整：①________，②________．(2)以n 为横坐标，1k 为纵坐标，在图(b)给出的坐标纸上画出1k－n 图象．(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点．若从实验中所用的弹簧截取圈数为n 的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k 与其圈数n 的关系的表达式为k ＝________N/m ；该弹簧的劲度系数k 与其自由长度l 0(单位为m)的关系的表达式为k ＝________N/m.解析：(1)①k ＝mg Δx 2＝0.100×9.80 N (5.26－4.06)×10－2 m≈81.7 N/m. ②1k ＝181.7m/N ≈0.012 2 m/N. (2)描点法，画一条直线，让大部分的点都落在直线上，或均匀分布在直线两侧．(3)设直线的斜率为a ，则有1k ＝an ，即k ＝1a ·1n，通过计算斜率即可求得；弹簧共60圈，则有n ＝60l 00.118 8，把其代入k ＝1a ·1n中可求得． 答案：(1)①81.7 ②0.012 2 (2)如图所示(3)1.75×103n ⎝⎛⎭⎫1.67×103n ～1.83×103n 均正确 3.47l 0⎝⎛⎭⎫3.31l 0～3.62l 0均正确。
探究弹簧弹力与形变量的关系实验中弹簧重力的影响分析
探究弹簧弹力与形变量的关系实验中弹簧重力的影响分析弹簧作为一种弹性体，具有一定的弹力。
在探究弹簧弹力与形变量的关系实验中，弹簧的重力对实验结果会产生一定的影响。
以下是对弹簧重力影响进行分析的内容：引言部分：简要介绍弹簧弹力与形变量的关系实验和实验目的，并提出研究弹簧重力影响的问题。
1.弹簧重力对实验结果的影响机理1.1弹簧的重力会对弹簧的自然长度产生影响。
由于地球引力的作用，弹簧受到向下的加速度，其自然长度会发生微小的变化。
1.2弹簧的重力会对弹簧的形变产生影响。
由于弹簧的重力，弹簧在实验中存在一个额外的外力，导致实际形变值较理论值偏小。
1.3弹簧的重力会对弹簧的弹性系数产生影响。
由于弹簧重力的存在，弹簧的形变与施加的外力之间的比值会偏小，从而使弹簧的弹性系数略大于实际值。
2.实验方法和步骤2.1实验装置的搭建：搭建弹簧形变实验装置，包括弹簧、质量挂钩、测力计等。
2.2测量弹簧形变与外力关系：在不考虑弹簧重力的情况下，测量不同外力下弹簧的形变量。
2.3考虑弹簧重力进行实验：在同样的外力作用下，通过增加质量挂钩的质量，使弹簧重力对实验结果产生一定影响。
2.4记录实验数据：在每个实验条件下，记录弹簧形变和所施加的外力。
3.数据处理和分析3.1弹簧自然长度的变化量：比较不考虑弹簧重力和考虑弹簧重力下弹簧的自然长度，计算其变化量。
3.2弹簧形变与外力关系的对比：分析弹簧形变的实际变化量和理论变化量之间的差异，探究弹簧重力对实验结果的影响。
3.3弹簧弹性系数的修正：根据实验数据计算弹簧的弹性系数，并与理论值进行比较，得出由于弹簧重力引起的修正系数。
4.结果和讨论4.1弹簧自然长度的变化量：分析不同弹簧的自然长度变化量与引力作用的关系。
4.2弹簧形变与外力关系分析：通过实验数据得出弹簧形变的修正值，分析其与实际变化量之间的关系。
4.3弹簧弹性系数修正的实验结果：计算修正系数，分析其与实验数据的关系，并解释该修正系数的物理意义。
3.1探究形变与弹力的关系(第1课时)
佛冈一中
冯高强
一、知识回顾：重力
1、力的三要素： 大小、方向、作用点
重力 磁铁
力的产生是否需要直接接触?
4、重力： （1）大小： （2）方向： （3）作用点： G＝mg 总是竖直向下 重心
二、弹力：
1、形变： 物体在力的作用下发生的形状或体积改变 射箭、撑杆跳、蹦床、跳水 （1）弹性形变： 在形变后能够恢复原状，这种形变叫弹性形变 （压缩、拉伸、弯曲、扭曲、微小） （2）弹性限度： 如果形变过大，超过一定的限度，撤去外力后， 物体就不能完全恢复原来的形状，这个限度叫做 弹性限度。
与过在绳下的物体拉紧了绳子，使物体和绳子同 时发生微小的形变。
物体对绳 子的拉力 绳子对物 体的拉力
可见，拉力也是弹力。
拉力的方向：沿着绳子方向。
例与练
• 1、下列说法正确的是： • A、同学们坐在椅子上学习，椅子不形变， 所以大家没受到弹力； • B、汽车行驶在松软的地上，地受到向下的 弹力，是因为地发生形变而下陷； • C、汽车行驶在水泥路上，轮胎发生形变从 而产生对地面的压力； • D、汽车越重，对地面的压力越大，所以压 力就是重力。
C
2、下列关于弹力的说法不正确是？ A A、只要两个物体接触就一定能产生弹力 B、两个接触并发生弹性形变的物体一定产生弹力 C、压力、支持力、绳的拉力都是弹力 D、压力、支持力的方向总是垂直于支持面
• 3、下列关于弹力产生的条件说法正确的是： A、只要两个物体接触就会产生弹力； D • B、只要物体相互吸引就会产生弹力； • C、只要物体发生形变就会产生弹力； • D、只有发生弹性形变的物体才会产生弹力。
2、弹力 ： （1）定义： 发生弹性形变的物体由于要恢复原来 的形状，对与它接触的物体发生力的作 用，这种力叫做弹力 （2）产生条件： ① 直接接触 ② 发生弹性形变
专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系(解析版)
2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题12 探究弹簧弹力与形变量的关系导练目标导练内容目标1教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理目标2新高考的改进创新实验一、教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理1.实验目的：探究弹簧弹力与形变量的定量关系。
2.实验器材弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。
3.实验原理：用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量间的关系。
4.数据处理：（1）以弹力F为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,建立坐标系,选取合适的单位,用描点法作图。
用平滑的曲线连接各点,得到弹力F随弹簧伸长量x变化的关系图像。
（2）以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。
首先尝试一次函数,如果不行,则考虑二次函数等。
（3）得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。
5.误差分析：（1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。
（2）悬挂钩码数量过多,导致弹簧的形变量超出其弹性限度,不再符合胡克定律(F=kx),故图像发生弯曲。
（3）水平放置弹簧测量其原长,由于弹簧有自重,将其悬挂起来后会有一定的伸长量,故图像横轴截距不为零。
【例1】某学习小组用如图甲所示的装置来“探究弹簧弹力与形变量的关系”，主要步骤如下：（1）把弹簧平放在水平桌面上，测出弹簧的原长x0；（2）测出一个钩码的质量m0；（3）将该弹簧悬吊在铁架台上让弹簧自然下垂，测出此时弹簧长度l0；（4）挂上一个钩码，测出此时弹簧长度l1；（5）之后逐渐增加钩码的个数，并测出弹簧对应的长度分别为li（i为钩码个数）；（6）计算出0i x l x =-，用x 作为横坐标，钩码的总质量作为纵坐标，作出的图线如乙图所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
探究形变与弹力的关系
教学目标
知识与技能
知道常见形变的种类,会用身边的器材放大微小形变.
学会在实际问题中判断弹力的有无及弹力的方向.
能合作探究弹力与形变的关系,知道胡克定律及其简单运用.
了解弹力在生活,生产中的广泛应用.
过程与方法
从生活中常见的物体形变现象出发,培养学生的观察能力.
在探究形变的过程中,引导学生进一步探索形变与弹性之间的关系之后,使学生了解探究弹力的实际意义,学会探究物理规律的一般方法.
情感,态度与价值观
体验弹力的探究过程
观察和了解形变的有趣现象,感受自然界的奥秘,发展对科学的好奇心和求知欲.
积极参与观察和实验,认真讨论,体验探索自然规律的艰辛与喜悦.
通过质疑,讨论交流,逐步养成将自己的见解与他人分享的团队精神.
设计思路
学生目前状态分析:1,对形变有一定的感性认识但是不深入;2,学生知道支持力,压力,但是不能够概括产生的原因3,几乎从未考虑过弹力方向的问题;4,对弹簧形变和拉力的关系有一定感性的认识.
鉴于以上分析,本节分成三个部分来阐述,从生活中常见的形变现象出发→认识到弹力存在→实验探究在力与形变→回到弹力的应用→给学生认识势能与缓冲对生活的影响.
教学重点,难点
1,在接触的物体间是否有弹力
2,弹力方向的确定
教学资源
各种弹簧,橡皮筋(泥),钢尺,细刚丝,微小形变演示装置,实物,相关实验用图表,影像,flash课件,笔记本电脑.
教学设计
教师活动
学生活动
点评
一,形变
1,创设情境,亲身体验:
实验演示:给学生提供物体,教师引导学生不损坏物体的情况下,压缩弹簧,海绵,拉橡皮筋,按橡皮泥等,并叙述观察到的现象.
板书:物体的形状或体积的改变叫形变
2, 情景设问:在桌子上放一本书,桌子会发生形变吗
3,教师演示微小实验
实验操作:显示微小形变的装置向学生作一简单介绍.
(1)入射光的位置不变,将光线经M,N两平面镜两次反射,射到一个刻度尺上,形成一光亮点.用力压桌面,同学会看到什么现象
总结:我们通常用眼看到一些物体发生形变,还有一些物体眼睛根本观察不到它的形变,比如一些比较坚硬的物体,但是这些物体都有形变,只不过形变很微小.所以,一切物体都在力的作用下会发生形成.
形变的种类
展示图片,视频,以及有关四种形变的小实验,让学生总结.
老师:形变分为弹性形变和范性形变
引导:能发生弹性形变的物体,在什么条件都可以发生弹性形变吗
播放视频:拉断钢丝.
当弹性物体形变达到某一值时,即使撤去外力,物体也不能恢复原状,这个值叫弹性限度
二,弹力
1,演示:被压缩的弹簧上放一黑板擦,放手,黑板擦被弹起;被弯曲的竹片上放一粉笔头,放手,粉笔头被弹起.
提问:为什么黑板擦,粉笔头被弹起
提问:如果粉笔头,黑板擦与形变物不接触,会受到这个力吗
板书:发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体产生地的作用,这种力叫弹力.
可见,弹力的产生需两个条件:直接接触并发生形变.
物体发生弹性形变时,会产生一种恢复原状的力,这种力叫做弹力
*方向总是与与物体形变趋向反
2,实验:探究弹力与形变之间的关系.
(1)根据使用弹簧测力计的体验,让学生猜想可能的关系;
(2)提出实验方案,完成探究.
胡克定律:在弹性限度内,弹性体的弹力和弹性体长(或缩短)的长度成正比,即
F=kx 其中k是劲度,单位N/m
讨论与思考:P66
3,弹力的方向
一般情况下,凡是支持物对物体的支持力,都是支持物因发生形变而对物体产生弹力.所以支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体.
例1:放在水平桌面上的书
书由于重力的作用而压迫桌面,使书和桌面同时发生微小形变,要恢复原状,对桌面产生垂直于桌面向下的弹力F1,这就是书对桌面的压力;桌面由于发生微小的形变,对书产生垂直于书面向上的弹力F2,这就是桌面对书的支持力.
结论:压力,支持力都是弹力.压力的方向总是垂直于支持面而指向被压的物体,支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体.
引导学生分析静止时,悬绳对重物的拉力及方向.
引导得出:悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳,使重物,悬绳同时发生微小的形变.重物由于发生微小的形变,对悬绳沉重竖直向下的弹力F1,这是物对绳的拉力;悬绳由于发生微小形变,对物产生竖直向上的弹力F2,这就是绳对物体的拉力.
结论:拉力是弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.
4,巩固训练(出示投影片)
画出下列各静止物体的弹力(接触面光滑)
(2)师生共评:弹力的方向总跟接触的面垂直,面与面接触,点与面接触,都是垂直于面;点与点的
接触要找两接触点的公切面,弹力垂直于这个共切面指向被支持物.
强调:象B图中,斜面与球间有无弹力
对小球状态进行分析:如果小球受到斜面弹力,小球在水平方向上不会静止,会向右运动.由此可判定小球不受斜面的弹力.这是判定相接触的物体间是否有弹力得基本方法,说明两接触物体接触但没有发生形变.
总结:产生弹力的大小与形变程度有关,形变程度越大,产生的弹力就越大.
讨论与思考:P67,图3-23
三,弹力的应用
1,情景:观察小球压迫弹簧过程和小球撞击钢板过程慢动作影片.
2,观看视频:(1)伞的释放,机械表发条,射箭过程;(2)跳高垫子,蹦极绳子,沙发及床垫中的弹簧,自行车座的弹簧.
3,引导学生从功和能的角度理解弹力,体会弹性势能,缓冲.
四,作业:
P69,1-5
五,课外活动:P69
学生探究橡皮条,橡皮泥,弹簧,钢尺等物体的形变
看到形状或体积改变
学生猜想
学生探究微小形变
学生:光点在刻度尺上移动
学生分析:桌面有了形变,使M,N平面镜的位置发生了微小的变化.
学生:形变分为拉伸形变,弯曲形变,扭转形变.比如弹簧的伸长或缩短为拉伸形变,弓,跳板的形变为弯曲形变,金属丝被扭转为扭转形变.
引导学生回答:形变的物体要恢复原状,对和它接触的物体有力的作用,就被弹起.
引导回答:不接触一定不会受到这个力
学生总结什么是弹力
方向呢
学生探究与弹力相关的因素
学生说出所需器材和实验方案和步骤并动手实验,通过实验数据及现象探究弹力与形变之间的关系归纳出胡克定律
学生分析:静止地放在倾斜木板上的书,书对木板的压力和木板对书的支持力.并画出力的示意图.
学生在黑板上作图
可能会出现的错误:在B图中画出小球受到向右的弹力
建议学生采用的器材范围,以及实验的细节
学生亲身经历探究过程,明确两类形变
很惊奇,桌子也会形变,学生兴趣盎然
明确弹性限度
体验弹力产生的要素的过程,使学生亲身参与并加以论证,从而明确弹力,并产生探究弹力和形变关系的愿望.
实验设计有一定难度,教师给予适当提示,并强调注意实验安全
学生实验目的性不强.帮助设计表格, 引导归纳,最终得出胡克定律
假设法是解决物理问题的一个重要的方法。