考点08 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 -备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点08 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 2023·浙江卷6月·T17 2022·湖南卷·T11 2021·广东卷·T11 2018·全国卷Ⅰ·T22 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：胡克定律为原理的拓展实验的分析方法 【备考策略】 1.会通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系. .进一步理解胡克定律，掌握以胡克定律为原理的拓展实验的分析方法． 【命题预测】 胡克定律为原理的拓展实验的分析方法仍是今后高考的重点。 1．实验原理 (1)如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等． (2)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，就可得出弹力大小与形变量间的关系． 2．实验器材 铁架台、弹簧、刻度尺、钩码若干、坐标纸等． 3．实验步骤 (1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度 l0，即原长． (2)如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中． (3)改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5. 钩码个数 长度 伸长量x 钩码质量m 弹力F 0 l0 1 l1 x1＝l1－l0 m1 F1 2 l2 x2＝l2－l0 m2 F2 3 l3 x3＝l3－l0 m3 F3 … … … … … 4．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．用平滑的曲线(包括直线)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．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数． (3)得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 5．注意事项 (1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度． (2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据． (3)观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点． (4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 考向1 教材原型实验 （2023·浙江·统考高考真题）如图所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度、的数据如表。 钩码个数 0 1 2 … xA/cm 7.75 8.53 9.30 … xB/cm 16.45 18.52 20.60 … 钩码个数为1时，弹簧A的伸长量 cm，弹簧B的伸长量 cm，两根弹簧弹性势能的增加量 （选填“=”、“<”或“>”）。 （2023·湖南·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度，通过分析数据得出实验结论。 （1）实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做依据的物理规律是 。 （2）以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F－L图像，如图乙所示。由图像可知，弹簧自由下垂时的长度L0 = cm，弹簧的劲度系数k = N/m。（结果均保留2位有效数字） （3）该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，某次测量时弹簧测力计的指针如图丙所示，弹簧测力计所测力的大小F = N。 考向2 探索创新实验 ★情境拓展 ★方法创新 1．弹力的获得：弹簧竖直悬挂，钩码的重力大小等于弹簧的弹力→压力传感器测弹簧弹力；弹簧水平放置，消除弹簧自重的影响。 2．长度的获得：刻度尺测量→游标卡尺测量。 3．图像的获得：根据测得的数据在坐标纸上作图→由传感器和计算机输入数据得到图像。 ★实验过程创新 1．将两个弹簧“串联