第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系（word练习）-【导学教程】2025年物理新编高考大一轮总复习（人教版）

[对应学生用书第336页] 1．如图甲所示，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。 现要测量图甲中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图乙所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留三位有效数字)。 解析　实验所用的游标卡尺的精确度为0.05 mm，游标卡尺上游标第15条刻度线与主尺刻度线对齐，根据游标卡尺的读数规则，题图乙所示的游标卡尺读数为3.7 cm＋15×0.05 mm＝3.7 cm＋0.075 cm＝3.775 cm。托盘中放有质量为m＝0.100 kg的砝码时，弹簧受到的拉力F＝mg＝0.100×9.80 N＝0.980 N，弹簧伸长量Δx＝3.775 cm－1.950 cm＝1.825 cm，根据胡克定律F＝kx，解得此弹簧的劲度系数k＝≈53.7 N/m。 答案　3.775　53.7 2．(2023·黄山模拟)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。 (1)将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在__________(选填“水平”或“竖直”)方向。 (2)弹簧自然悬挂，待弹簧________时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表： 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值(cm) 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为________。 (3)下图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________(选填“L0”或“Lx”)的差值。 (4)由上图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g。(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2) 解析　(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起的，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。 (2)弹簧静止时，记录原长L0；表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同，所以数据L3不规范，规范数据应读至厘米位的后两位，最后一位应为估计值，精确至mm位，所以刻度尺的最小分度为1 mm。 (3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx。 (4)由胡克定律F＝kΔx知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以图线斜率即为＝，则弹簧的劲度系数k＝＝N/m＝4.9 N/m。 同理砝码盘质量m＝＝ kg＝0.01 kg＝10 g。 答案　(1)竖直　(2)静止　L3　1 mm　(3)Lx (4)4.9　10 3．某实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量x的关系图像如图乙所示。(重力加速度g＝10 m/s2) (1)由图乙可知该弹簧的劲度系数为________N/m。 (2)由图乙可求得小盘的质量为________kg。 解析　(1)弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝50 N/m。 (2)由题意可知mg＝kx1，m＝＝kg＝0.25 kg。 答案　(1)50　(2)0.25 4．甲、乙两同学在“探究弹簧弹力与形变量的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度线与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图甲所示。图乙是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1 mm)上位置的放大图，在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5。 (1)由图乙知刻度尺的读数l1＝______ cm，若已知每个钩码质量是50 g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝______ N(当地重力加速度g＝10 m/s2)。 (2)甲同学以弹簧的长度l为横坐标，以钩码的重力G为纵坐标建立了G­l图像，如图丙所示，则由图知弹簧的原长为________ cm，该弹簧的劲度系数为________ N/m。 (3)乙同学先将弹簧平放在桌面上，测出了弹簧的原长l0，并以弹簧的伸长量x＝l－l0为横坐标，以钩码的重力G为纵坐标作出了G­x图像，如图丁所示，则图线不过原点的原因是_________