专题1.11 实验探究弹力和弹簧伸长量的关系-2022-2023年高一物理期末同步重点考点模型方法特训专练（人教版2019必修第一册）

2022-2023年高一物理期末重点考点模型方法特训专练 专题1.11 实验探究弹力和弹簧伸长量的关系 【典例专练】 1．某物理兴趣小组为研究弹簧弹力和弹簧伸长量的关系，在老师的指导下设计了如下实验方案，具体操作过程如下： （1）第一步：将弹簧水平放置并处于自然状态，将标尺的零刻度与弹簧一端对齐，弹簧的另一端所指的标尺刻度如图甲所示，则水平弹簧的原长是___________cm。 （2）第二步：将弹簧竖直悬挂，不挂钩码，发现弹簧下端所指的标尺刻度如图乙所示，弹簧长度发生变化的原因是：___________。 （3）第三步：在弹簧下端悬挂钩码后弹簧所指标尺刻度如图丙所示，弹簧在挂上钩码后，弹簧的伸长量是。丁图斜率的倒数表示弹簧的___________。 2．某学习小组的同学用图甲所示装置做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验，测量弹簧原长时，为了方便测量，他们把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，弹簧顶端与刻度尺零刻线对齐，用刻度尺测出弹簧的原长如图乙所示。然后把弹簧悬挂在铁架台上，仍使顶端的同一位置对齐刻度尺的零刻线，将6个完全相同的钩码逐个加挂在弹簧的下端，测出每次弹簧的长度，结合图乙测得的原长，得出对应的伸长量x，所挂钩码质量为m，重力加速度为g，测量数据见下表。 钩码质量m/g 10 20 30 40 50 60 弹簧伸长量x/cm 3.00 5.10 7.20 9.20 11.30 13.40 （1）由图乙可知，弹簧的原长为________cm。 （2）在坐标纸上作出弹簧的伸长量x与钩码质量m的关系图像。( ) （3）图像不过坐标原点的原因是___________。 （4）由于上述原因导致利用图像测得的弹簧的劲度系数___________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 3．一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验。 （1）甲采用如图a所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力，实验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量变化的图像如图b所示。（重力加速度） ①利用图b中图像，可求得该弹簧的劲度系数为___________ 。 ②利用图b中图像，可求得小盘的质量为___________ kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。 （2）为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图c所示的图像，为了制作一个量程较大的弹簧测力计，应选弹簧___________（填“A”或“B”）；为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧___________（填“A”或“B”）。 4．在“探究弹簧弹力与形变量关系”的实验中，第一组同学做了如图甲所示的实验。在弹簧两端各系一轻细的绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码，先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度，再算出弹簧伸长的长度，并将数据填在下面的表格中。 测量次序 1 2 3 4 5 6 弹簧弹力 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧的总长度 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00 弹簧伸长的长度 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00 （1）在图乙的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出图线________； （2）根据（1）所得的图线可求得该弹簧的劲度系数为________（结果保留三位有效数字）； （3）第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验，他们得到的图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得），如图所示的图线最符合实际的是__________（选填选项字母）。 A．B． C．D． 5．如图所示装置可以用来研究弹簧的弹力与形变量之间的关系，并测量弹簧的劲度系数。实验器材有：被测弹簧、铁架台、刻度尺、质量均为g的钩码若干个。 具体实验步骤如下： ①将弹簧上端固定在铁架台上的O点，弹簧自然下垂，固定刻度尺与弹簧平行； ②记下弹簧下端A到O点的距离l0； ③在弹簧下端挂上1个钩码，平衡后，测出A点与O点的距离； ④在弹簧下端依次挂上2个、3个……n个钩码，平衡后，分别测出A点与O点的距离、……。 实验数据处理：建立一个直角坐标系，横轴表示所挂钩码的个数n，纵轴表示弹簧长度l，依据实验数据在坐标系中描点、连线，得到如图所示的图像。 （1）在步骤④中，有一个重要的实验注意事项：____________