知识点9：探究弹簧弹力与形变量的关系 基础版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点9：探究弹簧弹力与形变量的关系 考点一：教材原型实验 【知识思维方法技巧】 【典例1基础题】一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中： （1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F－x图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度.请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0＝____________ cm，弹簧的劲度系数k＝____________ N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝____________ cm. （2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的关系图象如图丙所示.下列表述正确的是______________. A．a的原长比b的长 B．a的劲度系数比b的大 C．a的劲度系数比b的小 D．测得的弹力与弹簧的长度成正比 【典例1基础题对应练习】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)。 考点二：实验器材的改进 【知识思维方法技巧】 （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，消除了弹簧自重的影响。 将弹簧水平放置或穿过一根水平光滑的直杆，在水平方向做实验．消除了弹簧自重的影响． （2）图像的获得：利用计算机及传感器技术，将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与计算机相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，直接得出F－x图像. 题型一：应用不同方式获得弹力进行探究弹簧弹力与形变量的关系 类型一：应用重物的重力进行探究 类型二：应用力传感器进行探究 题型二：应用测距仪获得形变量进行探究弹簧弹力与形变量的关系 【典例2基础题】某同学用图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长的关系。弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片(弹簧和纸片重力均忽略不计)，激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。 甲 乙 （1）该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧_____________时，记录所挂钩码的重力和对应的h； （2）根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图乙所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0＝_____________cm，弹簧的劲度系数k＝___________ N/m（结果都保留到小数点后1位）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 知识点9：探究弹簧弹力与形变量的关系 考点一：教材原型实验 【知识思维方法技巧】 【典例1基础题】一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中： （1）甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F－x图象，其中F为弹簧弹力，x为弹簧长度.请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x0＝____________ cm，弹簧的劲度系数k＝____________ N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，当弹簧测力计的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x＝____________ cm. （2）乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的关系图象如图丙所示.下列表述正确的是______________. A．a的原长比b的长 B．a的劲度系数比b的大 C．a的劲度系数比b的小 D．测得的弹力与弹簧的长度成正比 【典例1基础题】【答案】(1)8 25 20 (2)B 【解析】(1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为x0＝8 cm，在F－x图象中斜率表示弹簧的劲度系数，则k＝＝ N/m＝25 N/m，题图乙中弹簧测力计的示数F＝3.0 N，根据F＝kx，可知：x＝＝ m＝0.12 m＝12 cm，故此时弹簧的长度x总＝x＋x0＝20 cm. (2)在题图丙中，图线与L轴的交点横坐标表示弹簧原长，故b的原长大于a的原长，故A错误；图线斜率表示劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B正确，C错误；弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误. 【典例1基础题对应练习】如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶