第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

高考总复习物理 命题点三力的合成与分解的应用（自主学习） 例3假期里，一位同学在厨房里帮助妈妈 母对训练3在日常生活中，力的分解有 做菜时，发现菜刀的刀刃前部和后部的厚 着广泛的应用，图甲为斧子把木头劈开的 薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶 图，已知两个侧面之间的夹角为20，斧子 角大，如图所示，他先后作出过几个猜想， 对木头施加一个向下的力F时，产生了 大小相等的两个侧向分力：F、F2,如图 其中合理的是 乙所示，则下列关系正确的是 刀背 侧向压力 刀刃 后 劈开木头 A.刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打 造方便，外形美观，跟使用功能无关 A.F1=F2= 2sin0 B.在刀背上加上同样的压力时，分开其 B.F1=F2= F 2cos 0 他物体的力跟刀刃厚薄无关 F 026 C.在刀背上加上同样的压力时，顶角越 C.F1-F2-2sin 20 大，分开其他物体的力越大 D.F=F2= F 2cos 20 D.在刀背上加上同样的压力时，顶角越 小，分开其他物体的力越大 提示 完成课时达标：第二章第2讲 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系 实验理论 理清弄明 1.实验目的 4.实验步骤 (1)探究弹簧弹力与形变量的关系， (1)安装实验器材（如图所示）. (2)学会利用图像法处理实验数据，探究 物理规律， 2.实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸， 3.实验原理 弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧的 (2)测量弹簧的伸长量（或总长）及所受的 弹力和外力大小相等：弹簧的伸长量越 拉力（或所挂钩码的质量），列表作出记 大，弹力也就越大 录，要尽可能多测几组数据， 第二章 相互作用 (3)根据所测数据在坐标纸上描点，以力 6.误差分析 为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标， (1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准 (4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝 确带来误差。 试作出一条平滑的曲线（包括直线），所画 (2)画图时描点及连线不准确也会带来 的点不一定正好在这条曲线上，但要注意 误差。 使曲线两侧的点数大致相同. 7.注意事项 (5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线 (1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端 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， 挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉 5.数据处理 伸，超过弹簧的弹性限度， (1)列表法 (2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧， 将测得的F、x填入设计好的表格中，可 且要尽量多测几组数据， 以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在 (3)观察所描点的走向：本实验是探究性 误差允许范围内是相等的， 实验，实验前并不知道其规律，所以描点 (2)图像法 以后所作的曲线是试探性的，只是在分析 以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵 了点的分布和走向以后才决定用直线来 027 坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出 连接这些点。 的拟合曲线是一条过坐标原点的直线， (3)函数法 (4)统一单位：记录数据时要注意弹力及 弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系， 弹簧伸长量的对应关系及单位。 常见考法 逐点练通 命题点一 教材基础实验（自主学习） 1.列表分析法 分析列表中弹簧弹力F与对应弹簧的形 变量△x的关系，可以先考虑F和△x的 乘积，再考虑F和△x的比值，也可以考 虑F和（△x)2的关系或F和√△x的关系 作图的规则： 等，结论为常数。 (1)要在坐标轴上标明轴名、单位，恰当地 选取纵轴、横轴的标度，并根据数据特点 2.图像分析法 正确确定坐标起点，使所作出的图像尽可 作出F-△x图像，如图所示.此图像是过坐 能占满整个坐标图纸.若弹簧原长较长， 标原点的一条直线，即F和△x成正比关系 则横坐标的起点可以不从零开始 高考总复习物理 (2)作图线时，尽可能使直线通过较多的 (3)根据测量数据在坐标纸上绘制出 点，不在直线上的点也要尽可能均匀分布 m-n图像，如图乙所示，可得木块A和 在直线的两侧（若有个别点偏离太远，则 木板间的动摩擦因数牡= (保留 是因偶然误差太大所致，应舍去) 两位有效数字) (3)要注意坐标轴代表的物理量的意义， 针对训练①一个实验小组在“探究弹力 注意分析图像的斜率、截距的意义， 和弹簧伸长量的关系”的实验中。 例1同学利用测质量的小型家用电子秤， 设计了测量木块和木板间动摩擦因数口 的实验， 如图甲所示，木板和木块A放在水平桌 面上，电子秤放在水平地面上，木块A和 (1)甲同学在做该实验时，通过处理数据 放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮 得到了如图甲所示的F-x图像，其中F 的轻绳相连.调节滑轮，使其与木块间的 为弹簧弹力，x为弹簧长度.请通过图甲， 轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直.在木 分析并计算，该弹簧的原长x 块A上放置n(n=0,1,2,3,4,5)个砝码 cm,弹簧的弹性系数k= 028 (电子秤称得每个砝码的质量m为20.0g), N/m.该同学将该弹簧制成一把 向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应 弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时， 示数m. 该弹簧的长度x= cm (2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a和 木板 b,得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所 重物 电子程 示.下列表述正确的是 甲 A.a的原长比b的长 B.a的劲度系数比b的大 C.a的劲度系数比b的小 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比 针对训练2)某实验小组用如图甲所示装 置，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸 长量的关系， (1)实验中，拉动木板时 (选填 “必须”或“不必”)保持匀速 (2)用mA和mB分别表示木块A和重物 B的质量，则m和mA、ms、m4、n所满 m/×10g 612345678910 足的关系式为m= 第二章相互作用 (1)实验中要测出弹簧的原长，应按下列 簧 (选填“竖直”或“水平”) 项进行操作。 (3)某次实验中实验小组成员根据每次所 A.将弹簧平放在桌面上，保持弹簧轴线是 用钩码的总质量与测得的弹簧长度，作 一条直线，测出弹簧的长度即为原长 出了弹簧长度与钩码质量的关系图像，如 B.将弹簧竖直悬挂，稳定后用刻度尺测 图乙所示，则由图乙可求得该弹簧的劲度 出此时弹簧的长度，即弹簧的原长 系数为 (g取10m/s2,结果保留 (2)在用刻度尺测弹簧长度时，应保持弹 两位有效数字)，弹簧的原长为 cm. 命题点二 创新拓展实验（师生共研） 本实验一般是在教材实验原理的基础上 程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度 设计新情景进行考查，因此，要在教材实验的 尺，再将单个质量为200g的钢球（直径 基础上注重迁移创新能力的培养，善于用教材 略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每 中实验的原理、方法和技巧处理新问题， 滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢 球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示 装置时代化 求解智能化 数Lm,数据如表所示.实验过程中弹簧始 029 1.弹力的获得：弹簧竖 终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧 直悬挂，重物的重力作 压缩量，进而计算其劲度系数. 为弹簧的拉力，存在弹 簧自重的影响→弹簧 甲 刻度尺 水平使用，重物的重力 20000000 777777777才1 作为弹簧的拉力，消除 有机玻璃管 了弹簧自重的影响。 300 7777777777777 2.图像的获得：由坐标 纸作图得F-x图像→ 2 6 传感器 由传感器和计算机输 L./cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09 中T 人数据直接得F-x (1)利用△L,=L+3一L,(i=1,2,3)计算 丙 图像 弹簧的压缩量：△L1=6.03cm,△L2= 6.08cm,△Lg= cm,压缩量的平均 例2某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的 值△=△L十△L十AL 劲度系数.缓冲装置如图所示，固定在斜 3 cm 面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为 (2)上述△L是管中增加 个钢球时 30°，弹簧固定在有机玻璃管底端.实验过 产生的弹簧平均压缩量， 高考总复习物理 (3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2, 卧对训练4某同学用图甲所示装置探究 该弹簧的劲度系数为 N/m.(结 弹力和弹簧伸长的关系.弹簧的上端固定 果保留3位有效数字) 在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平 针对训练3)如图所示为一同学利用压力 纸片（弹簧和纸片重力均忽略不计），激光 传感器探究弹力与弹簧伸长量关系的装 测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距 置示意图，水平放置的压力传感器上叠放 离h. 着连接轻弹簧的重物，左侧固定有竖直刻 度尺.静止时弹簧上端的指针指示如图所 (1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每 示，表格中记录此时压力传感器的示数为 增挂一个钩码，待弹簧 时，记录 6.O0N;竖直向上缓慢地拉动弹簧，分别 所挂钩码的重力和对应的h 记录指针示数和对应的传感器示数如表 (2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F 中所示 变化的图线如图乙所示，可得未挂钩码时水 平纸片到地面的竖直距离h。= cm, 12 弹簧的劲度系数k N/m(结果 em 030 都保留到小数点后1位) 重物 力传感器 纸片 传感器示数 6.00 4.00 3.00 1.00 0 Fs/N 指针示数 激光 14.6015.8118.1919.40 z/cm (1)补充完整表格中直尺的读数为 激光测距仪 (2)在以传感器示数F、为纵轴、指针示 数x为横轴的坐标系中，描点画出F、-x h/em 120.0 图像，并根据图像求得弹簧的劲度系数为 118.0 N/m(结果保留3位有效数字). 116.0 F.IN 114.0 112.0 乙 1214161820x/cm代入数据解得6=2.45m/s, 从1号锥筒开始到停止时通过的位移大小 ==3.00125m>3.33 故该同学最远能经过4号锥筒. 答案(1)1m/s2(2)4 [例2]AB 第二章 相互作用 第1讲重力弹力摩擦力 知识整合·基础落实 [知识梳理] 知识点一 1.物体间2.运动状态4.电磁 知识点二 1.地球的吸引2.弹簧测力计3.竖直向 下4.(1)质量(2)悬挂 知识点三 1.(1)形变(2)②弹性形变 (3)相反 2.(1)正比 (2)①劲度系数自身性质 ②变化量 知识点四 1.相对静止相对运动相对运动趋势 相 对运动相反相反 相对运动趋势相 对运动 2.(1)相对运动 (2)粗糙程度 [自我检测] 1.(1)×(2)/(3)×(4)/ 2.D 3.ACD 点拨学法·素养提升 [例1]图略[针对训练1]D [针对训练2]C[例2]B[例3]D [针对训练3]D[针对训练4幻A [例4]C[针对训练5]B 49 参考答案 [例5]D[针对训练6]B [针对训练7]BD[例6]BD [针对训练8]B[针对训练9]AB 第2讲 力的合成与分解 知识整合·基础落实 [知识梳理] 知识点一 1.(1)合力 分力 (2)等效替代 3.(1)合力 (2)①邻边 对角线 ②有向 线段 知识点二 1.分力逆运算2.(1)平行四边形 3.(2)垂直 知识点三 1.方向平行四边形2.方向 算术 [自我检测] 1.(1)×(2)/(3)/ (4)× 2.AD 3.C 点拨学法·素养提升 [例1]B[针对训练1]A [例2]B[针对训练2]A [例3)D[针对训练3]A 实验二探究弹簧弹力与形变量的关系 常见考法·逐点练通 [例1]答案(1)不必(2)mB-u(ma十) (3)0.40 「针对训练1]答案(1)825 20 (2)B [针对训练2]答案(1)B(2)竖直 (3)30N/m15 [例2]答案(1)6.046.05(2)3 (3)48.6 [针对训练3]答案(1)12.20(2)图略 83.3(82.0~83.8都算正确) [针对训练4]答案(1)静止(2)120.0 31.3