实验特训2 探究弹簧弹力与形变量的关系-【抢先一步】2023-2024学年新高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

实验特训2 学生实验探究弹簧弹力与形变量的关系（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 实验题 材料一： 1．某实验小组用图甲所示装置测量弹簧的劲度系数。      （1）请按合理的操作顺序将步骤的序号写在横线上 。 A．以弹簧长度为横坐标，以钩码重力为纵坐标，标出各组数据对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来； B．记录弹簧下端不挂钩码时，其下端指针所对刻度尺上的刻度； C．将铁架台固定于桌上，将弹簧一端系于横梁上，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、……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度并记录在表格内，然后取下钩码； E．由图像，进一步确定弹簧的劲度系数。 （2）下表是该实验记录的数据，弹簧始终在弹性限度内，每个钩码的质量均为，重力加速度取。 钩码个数 1 2 3 4 5 6 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 1.176 弹簧长度 15.82 21.72 27.60 33.61 39.56 45.37 根据表中数据在图乙中作出弹簧弹力与弹簧长度的图像 ，并通过图线确定该弹簧劲度系数为 （保留两位有效数字）。 【答案】 CBDAE 见解析 3.3/3.1/3.2/3.4/3.5 【详解】（1）[1]本实验的操作步骤是：将铁架台固定于桌上，将弹簧一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺，记下弹簧下端不挂钩码时，其下端指针所对刻度尺上的刻度，依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、……钩码，待钩码静止后，读出弹簧下端指针指示的刻度记录在表格内，然后取下钩码，以弹簧长度为横坐标，以为纵坐标，标出各组数据对应的点，并用平滑的曲线或直线连接起来，由图像，进一步确定弹簧的劲度系数。故步骤顺序为CBDAE。 （2）[2]根据表中数据作出弹簧弹力与弹簧长度的图像如图所示    [3]由胡克定律可得 可知图像斜率为弹簧劲度系数，由图可得 材料二： 2．某同学利用如下实验方案探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间的关系：将一弹簧竖直放置，上端固定在铁架台上，依次逐个在弹簧下端挂上100 g的钩码，通过测量及计算得出钩码质量与弹簧长度之间的关系。（） （1）实验中得到的数据如表所示，测量弹簧原长。 钩码质量 100 200 300 400 500 弹簧长度与弹簧原长的比值 1.025 1.055 1.080 1.100 1.130 （2）按照表格中的数据，在坐标图中作出图像。 （3）根据图像算出弹簧的劲度系数为 （保留一位小数），理论上图像与横轴交点的横坐标为 。 （4）本实验中，为了准确测量k值，测量时应将弹簧 （填“竖直放置”或“水平放置”）。 【答案】 见解析 190.5 N/m 1 竖直放置 【详解】（2）[1]按照题表中的数据进行描点，画出一条线，使尽可能多的点靠近这条线，如图所示 （3）[2][3]由胡克定律可知 经过变换可知 可知图像斜率为 由图得斜率 可求得弹簧劲度系数 根据函数表达式可知理论上图像与横轴交点为1。 （4）[4]弹簧竖直放置时，由于弹簧重力作用，会产生一定形变量，而水平放置会使测量值变小，本题弹簧一直处于竖直放置的状态，故测量时应将弹簧竖直放置，否则就不是弹簧空载时的长度了。 材料三： 3．某实验小组利用图（a）所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。实验中使用J2110螺旋弹簧，该弹簧在自然状态下有一定的收缩力。实验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自然下垂时下端的示数（L）。在弹簧的下端悬挂不同质量（m）的钩码，记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中，计算对应的弹簧伸长量x的值。 0 10 20 30 40 50 60 70 10.50 10.50 10.50 10.50 10.75 11.40 12.20 13.25 0 0 0 0 0.25 0.90 1.70 2.75 80 90 100 110 120 130 140 150 14.30 15.35 16.4 17.50 18.65 19.65 20.75 21.85 3.80 4.85 5.90 7.00 8.15 9.15 10.25 11.35 （1）图（b）是根据上表数据绘制的“”图线，其中段为曲线、段为直线，则该弹簧在 段满