第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系（Word教参）-【勤径学升】2025年高考物理一轮总复习

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 对应学生用书P33 原理装置图 操作要领 平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等 (1)安装：按照原理装置图安装实验仪器 (2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度 (3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去 数据处理 图像法 根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量Δx为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的倾斜直线 列表法 将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹簧弹力与伸长量的比值不变 函数法 根据实验数据，找出弹簧弹力与伸长量的函数关系 考点 教材原型实验 [例1]　(2023·南通调研)(1)小明同学做“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验。 (1)实验装置如图甲，下列操作规范的是________。 A．实验前，应该先把弹簧水平放置测量其原长 B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 C．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重 D．实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材 (2)小明同学在实验后，根据记录的数据进行处理，描绘出弹簧的伸长量Δx与弹力F相关的点如图乙所示，请你根据所学知识用一定的线来拟合这些点。 (3)根据拟合的线，回答以下问题： ①本实验中弹簧的劲度系数k＝________N/m。 ②图线中后半部分明显偏离直线，你认为造成这种现象的主要原因是________________。 解析　(1)为了消除弹簧自重的影响，实验前，应该先把弹簧竖直放置测量其原长，故A错误；为了更好的找出弹簧弹力与形变量之间的规律，应逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重，故B正确，C错误；实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材，故D正确。 (2)如图所示 (3)图像直线部分的斜率的倒数表示弹簧的劲度系数，则k＝ N/m＝100 N/m图线中后半部分明显偏离直线，即弹簧弹力与形变量不成正比，则造成这种现象的主要原因是超过弹簧的弹性限度。 答案　(1)BD　(2)见解析图　(3)①100　②超过弹簧的弹性限度 1．某同学利用弹簧测力计、小车、砝码、钩码、木块和带有定滑轮的长木板等器材，探究滑动摩擦力Ff与正压力FN之间的关系， 实验装置如图所示。该同学主要的实验步骤如下： a．将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，在细绳一端悬挂适量的钩码，使其能够带动小车向右运动； b．多次改变木块上砝码的个数，并记录多组数据； c．进行数据处理，得出实验结论。 请回答下列问题： (1)实验中应测量木块和木块上砝码所受的总重力，并记录________________。 (2)利用图像法处理实验数据，以滑动摩擦力Ff为横轴，正压力FN为纵轴，建立直角坐标系。若通过描点，得到一条倾斜的直线，该直线的斜率所表示的物理意义(可用文字描述)为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)通过实验可得出的结论是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)实验中应测量木块和木块上砝码所受的总重力，大小等于小车受到的正压力FN；并记录弹簧测力计的示数，该示数等于小车所受的滑动摩擦力Ff。 (2)由Ff＝μFN可知，所得FNFf图线的斜率所表示的物理意义为动摩擦因数的倒数。 (3)通过实验可得出的结论是：在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力FN成正比。 答案　(1)弹簧测力计的示数　(2)动摩擦因数的倒数　(3)在误差允许的范围内，滑动摩擦力Ff与正压力FN成正比 2．(2022·天津模拟)某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度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。实验中弹簧始终处于弹性限度内，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代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是 _________