第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(老高考)人教版

　探究弹簧弹力与形变量的关系 教材原型实验　 1．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。 甲　　　　　　　　　　　乙 (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与弹簧形变量x的F­x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________ N/m。图线不过原点是由于________________________。 (4)为完成该实验，设计实验步骤如下： A．以弹簧形变量为横坐标，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在刻度尺上的刻度l0 C．将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，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．以弹簧形变量为自变量，写出弹力与形变量的关系式，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)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和挂上钩码后的长度。 (2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度。 (3)取题图乙中(0.5 cm,0)和(3.5 cm,6 N)两个点，代入F＝kx解得k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得实验中弹簧不加外力时就有形变量。 (4)根据实验操作的合理性可知，实验步骤的先后顺序为CBDAEFG。 [答案]　(1)刻度尺　(2)弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度　(3)200　弹簧自身重力的影响 (4)CBDAEFG 2．(2023·四川成都市调研)甲组同学在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数k”实验中的操作步骤为：①将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上，当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；②弹簧下端挂一个重50 N的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个重50 N的钩码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个重50 N的钩码时，指针指示的刻度数值记作L7；③求出各次弹簧的伸长量。 (a) (1)某次测量如图(a)所示，指针示数为__________cm； (2)得到的实验数据如下表。请利用这些数据在图(b)对应的坐标中规范的作出弹力—伸长量(F­x)图象； 弹力F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 伸长量x/cm 0.86 1.80 2.75 3.70 4.58 5.49 6.47 (b) (3)根据图象求出该弹簧的劲度系数为k＝__________N/m(保留2位有效数字)； (c) (4)乙组同学采用甲组实验步骤测量另一根弹簧的劲度系数。仔细观察该弹簧有如下特征；用一片纸插入相邻两匝之间，可以将弹簧竖直提起，如图(c)所示。若这组同学操作规范，则得到的弹力­伸长量(F­x)图象最接近于________。 A　　　　　B C　　　　　D [解析]　(1)用毫米刻度尺测量长度是要估读到分度值的下一位，指针示数为14.64 cm。 (2)根据表格中数据描点作图为： (3)根据图象结合数据求出该弹簧的劲度系数为 k＝＝ N/m≈54 N/m。 (4)由于纸片重力的影响，弹簧原长时力不为零。故B正确。故选B。 [答案]　(1)14.64(14.63～14.65均可)　(2)见解析图　(3)54(52～56均可)　(4)B 3．(2022·四川绵阳一模)某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”。直尺和光滑的细杆水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接。细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码。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，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F。弹簧伸长均在弹性限度内。 甲 乙 (1)把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝____________N/m。(结果均保留3位有效数字) (2)若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为L1，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L，以L­L1作为弹簧伸长量x，以钩码重力大小作为弹力F