3.2科学探究：弹力 分层练习 -2025--2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

3.2科学探究：弹力 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.关于弹力的方向，下列说法中正确的是( ) A.放在水平桌面上的物体所受弹力的方向是竖直向上的 B.放在斜面上的物体所受斜面的弹力的方向是竖直向上的 C.将物体用绳吊在天花板上，绳所受物体的弹力方向是竖直向上的 D.物体间相互挤压时，弹力的方向垂直接触面指向施力物体 2.拉力器是一种很好的健身器材，由脚环、两根相同的弹性绳、把手等组成。如图所示，某同学拉开拉力器使弹性绳比原长伸长了40cm，此时该同学对拉力器的拉力大小为120N。可认为弹性绳的弹力与伸长量遵循胡克定律，且未超过弹性限度。下列说法正确的是( ) A.在弹性限度内，弹性绳的伸长量与受到的拉力成反比 B.对拉力器的拉力增大，弹性绳的劲度系数也随之增大 C.若对拉力器的拉力变为60N，则弹性绳长度变为20cm D.每根弹性绳的劲度系数为150N/m 3.一根轻质弹簧一端固定，用大小为F的力压弹簧的另一端，平衡时弹簧长度为；改用大小为F的力拉弹簧的另一端，平衡时弹簧长度为。弹簧的拉伸或压缩均在弹性限度内，该弹簧的劲度系数为( ) A. B. C. D. 4.在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，以弹簧弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立坐标系。下列图像能正确反映F与x关系的是( ) A. B. C. D. 5.已知胡克定律，一劲度系数k=20N/cm的轻弹簧的弹力（弹簧在弹性限度内），则此时弹簧的形变量x是( ) A. B. C. D. ( 拔高提升 2 ) 6.在日常生活及各项体育运动中，有弹力出现的情况比较普遍，如图所示的跳水运动就是一个实例。请判断下列说法正确的是( ) A.跳板发生形变，运动员的脚没有发生形变 B.跳板和运动员的脚都发生了形变 C.运动员受到的支持力，是运动员的脚发生形变而产生的 D.跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的 7.下列各图中所有接触面都是光滑的，P、Q两球之间不存在弹力的是( ) A. B. C. D. 8.如图一只小鸟落在了树枝上，树枝发生了弯曲，小鸟处于静止状态，下列说法正确的是( ) A.树枝发生了弯曲，是因为小鸟对树枝的压力大于树枝对小鸟的支持力 B.树枝对小鸟的支持力是由树枝发生形变产生的 C.树枝对小鸟弹力的方向斜向上偏右 D.小鸟起飞瞬间，翅膀对空气的作用力大于空气对翅膀的作用力 9.某实验小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。 (1)小王同学按照图安装好实验装置，让刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐，弹簧自然伸长时长度为，在弹簧下端挂一个质量m的钩码，静止时弹簧长度为，如图所示，其示数为___。当地重力加速度g，弹簧的劲度系数可以表示为______。（用题目中的符号表示）。 (2)小王测得的劲度系数比弹簧的标称值小，可能的原因是___。 A.g值用的 B.没有考虑弹簧的重 C.刻度尺没有竖直放置 ( 思维拓展 3 ) 10.某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。 （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）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线（不计弹簧的重力）。由图线可得弹簧的原长_________，劲度系数_________，他利用本实验原理把图甲中的弹簧做成一把弹簧秤，当示数如图丙所示时，该弹簧的伸长量_________。 11.某实验小组做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码记下对应的弹簧长度L，数据记录如下表所示： 钩码个数 1 2 3 4 5 弹力F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 弹簧的长度L/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0 （1）根据表中数据在图中作出图线； （2）由此图线可得，该弹簧劲度系数_______N/m； （3）图线与L轴的交点坐标大于的原因是_______。 12.在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，实验步骤如下： ①将弹簧左端固定，水平放置并处于自然状态，右端与细绳连接，使细绳与水平桌面平行，将毫米刻度尺的零刻度线与弹簧左端对齐，弹簧的右端附有指针，此时指针的位置如图乙所示； ②在绳下端挂上一个砝码（每个砝码质量），系统静止后，记录指针的位置 ③逐次增加砝码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内），记录砝码的个数n及指针的位置l； ④用获得的数据作出图像，如图丙所示，图线斜率用a表示。 回答下列问题： （1）图乙所示读数为_______cm； （2）弹簧的劲度系数表达式_______（用砝码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示）。若g取则本实验中_______N/m（结果保留3位有效数字）。 （3）考虑弹簧与桌面、细绳与滑轮间有摩擦，则弹簧劲度系数的测量值与真实值相比将_______（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 13.用铁架台、带挂钩的不同弹簧若干、50g的钩码若干、刻度尺等，安装如图甲所示的装置，探究弹簧弹力F的大小与伸长量x之间的定量关系。 （1）未挂钩码时，弹簧原长放大如图甲所示，可读得原长________cm。 （2）由图乙还可知劲度系数较大的是________弹簧；还可算出B弹簧的劲度系数为________。 （3）若某同学做实验时，误把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图，则该同学所做图像得到的K值是________（填偏大，偏小或者不变）。 14.如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。 (1)为完成实验，还需要的实验器材是：_______。 (2)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的图像，由此可求出弹簧的劲度系数为_______ 答案以及解析 基础巩固 1.答案：A 解析：放在水平桌面上的物体受到的弹力方向竖直向上，故A正确； 放在斜面上的物体受到的弹力方向垂直于斜面向上，故B错误； 吊在天花板上的物体受到绳竖直向上的拉力，而绳受到的拉力是竖直向下的，故C错误； 物体间相互挤压时，物体受到的弹力方向垂直于接触面而指向受力物体，故D错误。 故选：A。 2.答案：D 解析：A.在弹性限度内，弹性绳的伸长量与受到的拉力成正比，故A错误； B.弹性绳的劲度系数是由弹性绳本身的性质决定的，与弹性绳受到的拉力的大小无关，故B错误； D.根据胡克定律得 解得每根弹性绳的劲度系数为 故D正确； C.若对拉力器的拉力变为60N，则弹性绳伸长量 由于弹性绳原长未知，所以弹性绳此时的长度不可求，故C错误。 故选D。 3.答案：D 解析：由胡克定律得 式中x为弹簧的形变量，设弹簧原长为，则有 联立解得 故选D。 4.答案：B 解析：根据胡克定律公式，有：，故；故ACD错误，B正确； 故选B。 5.答案：A 解析：根据胡克定律，弹簧的弹力与形变量成正比，表达式为（题目中可能存在笔误，将x成了c）系数，弹力，代入公式可得形变量。计算得。 拔高提升 6.答案：B 解析：AB.跳板和运动员的脚都发生了形变，故A错误，B正确； C.运动员受到的支持力，是跳板发生形变而产生的，故C错误； D.跳板受到的压力，是运动员的脚发生形变而产生的，故D错误。 故选B。 7.答案：B 解析：如果P、Q两球之间不存在弹力，则P、Q两球分离后，不影响对方的运动状态。 A.拿走P后，Q会运动的轨道最低点，所以存在弹力，A错误；B.拿走P后，Q保持原状态不变，所以不存在弹力，B正确；C.拿走Q后，P会掉下来，所以存在弹力，C错误；D.拿走Q后，P会向下运动，所以存在弹力，D错误。故选B。 8.答案：B 解析：A.树枝发生了弯曲，是因为小鸟对树枝的压力的缘故，但是根据牛顿第三定律，可知小鸟对树枝的压力大小等于树枝对小鸟的支持力大小，故A错误； B.根据弹力的定义，可知树枝对小鸟的支持力是因为树枝发生形变要恢复原状，所以对与它接触的小鸟产生了力的作用，故B正确； C.由于小鸟处于静止状态，根据平衡条件，可知树枝对小鸟弹力与重力等大反向，即树枝对小鸟弹力的方向竖直向上，故C错误； D.小鸟起飞瞬间，根据牛顿第三定律，可知翅膀对空气的作用力与空气对翅膀的作用力为作用力与反作用力，所以等大反向，故D错误。 故选：B。 9.答案：(1)24.75 (2)C 解析:（1）因刻度尺的最小分度值为，读数时应估读到最小分度的下一位，所以刻度尺的读数为。 根据胡克定律可得 解得 （2）A.若g值用的，造成弹力数值偏大，因此k值偏大，A错误； B.没有考虑弹簧的重力不会影响k值测量，B错误； C.刻度尺没有竖直放置，测得的弹簧形变量偏大，因此k值偏小，C正确。 故选C。 思维拓展 10.答案：（1）竖直（2）4；50；6 解析：（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竖直方向。 （2）根据图线可知，当时，可得弹簧的原长为 根据胡克定律可得 可知图像的斜率等于弹簧的劲度系数，则有 由图丙可知，此时弹力大小为 根据胡克定律可得此时该弹簧的伸长量为 11.答案：（1）见解析（2）50（3）弹簧自身重力的影响 解析：（1）描点作图，如图所示： （2）图象的斜率表示劲度系数，故有 （3）图线与L轴的交点坐标表示弹簧不挂钩码时的长度，其数值大于弹簧原长，因为弹簧自身重力的影响。 12.答案：（1）6.00（2）；83.1（3）偏大 解析：（1）根据刻度尺的读数规律，该读数为6.00cm。 （2）根据胡克定律有 变形得 结合图像有 解得 结合上述与图像有 （3）由于弹簧与桌面、细绳与滑轮间有摩擦，导致弹簧的弹力大小小于砝码的质量，结合上述可知，则弹簧劲度系数的测量值与真实值相比将偏大。 13.答案：（1）7.00（2）A；10（3）不变 解析：（1）图中刻度尺的分度值为1mm，要估读到分度值的下一位，已知刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐，弹簧长度为 （2）根据胡克定律有 图像的斜率表示劲度系数，则可知A弹簧的劲度系数大于B弹簧的劲度系数；B弹簧的劲度系数为 （3）把弹簧长度当成伸长量作为横坐标作图，图线相对原来会向右平移，但并不影响图线斜率，故K值不变。 14.答案：(1)刻度尺 (2)200 解析：（1）为完成实验，还需要的实验器材是刻度尺，测量弹簧长度。 （2）弹簧的劲度系数为 学科网（北京）股份有限公司 $