第7节 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系-【金版教程】2026年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word

第7节　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

1．在“探究弹簧弹力与形变量的关系”时，小明同学用如图甲所示的实验装置进行实验：将该弹簧竖直悬挂，在自由端挂上砝码盘，改变盘中砝码的质量，用刻度尺测出弹簧对应的长度，测得实验数据如下表：

(1)小明同学根据实验数据在坐标纸上用描点法画出x­m图像如图乙所示，根据图像他得出结论：弹簧弹力与弹簧伸长量不是正比例关系，而是一次函数关系。他的结论错误的原因是：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)作出的图线与坐标系纵轴有一截距，其物理意义是：____________________，该弹簧的劲度系数k＝______ N/m(取g＝10 m/s2，保留三位有效数字)。

(3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。

答案：(1)x­m图像的纵坐标不是弹簧的伸长量，横坐标不是砝码和砝码盘的总质量

(2)未加砝码时弹簧的长度　25.9　(3)相同

解析：(1)在他画出的x­m图像中，x表示的是弹簧的长度而不是弹簧的伸长量，m表示的是砝码的质量而不是砝码和砝码盘的总质量，设砝码盘的质量为m0，弹簧的自然长度为x0，由胡克定律有(m0＋m)g＝k(x－x0)，得x＝m＋，故他得出弹簧弹力与弹簧伸长量不是

正比例关系而是一次函数关系的错误结论。

(2)图线的纵截距表示未加砝码时弹簧的长度。该弹簧的劲度系数k＝＝＝ N/m≈25.9 N/m。

(3)根据公式ΔF＝kΔx计算出的劲度系数，与砝码盘的质量没有关系，故结果相同。

2．(1)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，以下说法正确的是________。

A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度

B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且钩码处于平衡状态

C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量

D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等

(2)甲同学研究弹簧所受拉力F与弹簧长度L的关系时，得到如图所示的F­L图像，由F­L图像可知：弹簧原长L0＝________ cm，求得弹簧的劲度系数k＝________ N/m。

(3)乙同学做实验时，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中的________。

答案：(1)AB　(2)3.0　200　(3)C

解析：(1)弹簧被拉伸时，不能超过它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确；根据二力平

衡，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置，且使钩码处于平衡状态，这时钩码的重力大小等于弹簧的弹力大小，故B正确；弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，故C错误；不同的弹簧劲度系数不同，则拉力与伸长量的比值不同，故D错误。

(2)弹簧所受拉力为零时弹簧的长度就是弹簧原长，由图像可知弹簧原长L0＝3.0 cm，由图像的斜率可求得弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝200 N/m。

(3)由于弹簧自身重力的影响，当把弹簧竖直悬挂起来后，不挂钩码时伸长量已经大于零，则最后画出的图线可能是图中的C。

3．一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。

(1)甲同学采用如图a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随弹簧伸长量x变化的图像如图b所示。(重力加速度g＝10 m/s2)

①利用图b中图像，可求得该弹簧的劲度系数为________ N/m。

②利用图b中图像，可求得小盘的质量为________ kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。

(2)为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，当拉力为F拉时，弹簧伸长量为x，根据测得的数据绘出如图c所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________(选填“A”或“B”)。

答案：(1)①200　②0.1　相等　(2)A

解析：(1)①设小盘的质量为m0，根据胡克定律及平衡条件得m0g＋F＝kx，整理得F＝kx－m0g，结合图b，可得该弹簧的劲度系数为k＝＝ N/m＝200 N/m。

②由图b可知，当F＝0时，弹簧的伸长量为x0＝0.5 cm，则有m0g＝kx0，解得小盘的质量为m0＝＝ kg＝0.1 kg。应用图像法处理实验数据，小盘的质量只会让图