实验2：探究弹簧弹力与形变量的关系--【实验攻略】备战2024年高考物理必考实验讲练

力学实验2：弹簧弹力与形变量的关系 类型 角度 考查要素 考查内容 教材实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 弹簧弹力与形变量的关系（5年4考） 数据处理 表格数据处理；胡克定律的应用； 图像作图；形变量的计算 总结： （1）类型角度：除了考查探究弹簧弹力与形变量的关系、测量弹簧的劲度系数，也会结合生活中的问题应用弹簧特点测量其他物理量。 （2）设问特点：对于表格的数据处理，已知表格数据考查绘制图像或刻度尺读数；对于生活现象的解释，通过表格数据、坐标图像计算弹簧的形变量、劲度系数等。 考点1 基本实验要求 1. 实验目的 （1）探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系 （2）培养学生实验探究的科学方法 2. 实验原理 弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大. 3. 实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸. 4. 实验步骤 （1）安装实验仪器(如图下所示). （2）测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据 （3）根据所测数据在坐标纸上描点，以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标. （4）按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同. （5）以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数. 考点2 数据处理及注意事项 1. 数据处理 （1）列表法 将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的. （2）图象法 以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线. （3）函数法 弹力F与弹簧伸长量x满足F＝kx的关系. 2. 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，以免弹簧被过分拉伸，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：本实验是探究性实验，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. 3. 误差分析 （1）钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差. （2）画图时描点及连线不准确也会带来误差. 考点3 实验创新设计 本实验需要测量的物理量是弹力和弹簧的伸长量，命题创新的方向有: 1. 实验器材创新 （1）将弹簧平放在桌面上，消除弹簧自身重力的影响； （2）利用计算机及传感器技术,得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象； （3）将弹簧换为橡皮条. 2. 数据处理创新 （1）运用来处理数据 （2）将“弹力变化量”转化为“质量变化量”； （3）将“弹簧伸长量”转化为“弹簧长度变化量” A. 高考真题感知 1．（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“>”）。 2．（2022·湖南·统考高考真题）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线； （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为 ； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 （计算结果保留3位有效数字）。 3．（2021·广东·高考真题）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管