第3章 微专题5 实验 探究弹力与形变量的关系(word版练习)-【突破课堂】2025-2026学年高中物理必修第一册同步基础巩固练（人教版）

微专题5 实验:探究弹力与形变量的关系 建议用时：40分钟 　　　　　　　　　　　　　　　 类型1　原型实验 1.某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码,做探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系的实验。他将实验数据记录在表格中。实验时弹簧始终未超过弹性限度,g取10m/s2。 钩码质量与对应的弹簧总长度 钩码质量m/g 0 30 60 90 120 150 弹簧总长度l/cm 6.0 7.2 8.3 9.5 10.6 11.8 (1)由表格中的数据可知,弹簧的原长l0=　　　　cm。  (2)根据实验数据在坐标纸上作出弹力F跟弹簧伸长量x的关系图像。 (3)根据(2)中的F-x图像可知,弹力与弹簧伸长量成　　　　比。  2.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。 (1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度,其示数为7.73cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度,此时弹簧的伸长量Δl为　　　　cm。  (2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方式来改变弹簧的弹力,关于此操作,下列选项中规范的做法是　　　。(填选项前的字母)  A.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 B.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 (3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线,图线的AB段明显偏离直线OA,造成这种现象的主要原因是　　　　　　　　　　。  3.在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验中,实验装置如图甲所示。 　 图甲 图乙 (1)实验测得弹簧弹力F以及弹簧伸长量x的数据点如图乙所示,请在坐标纸上作出F-x关系图线。 图丙 (2)根据所作图线,求得弹簧的劲度系数k=　　　　N/m。(结果保留2位有效数字)  (3)若实验过程中,刻度尺倾斜测量,如图丙所示,则测量的劲度系数k　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  4.某物理实验小组利用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与形变量的关系。将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐,读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值,然后在弹簧下端挂上钩码,并逐个增加钩码,依次读出指针所指刻度尺的刻度值。 甲 (1)实验中挂30g钩码时刻度尺示数如图甲所示,该读数为　　　　cm。  (2)根据实验数据,他们在坐标纸上作出了弹力F跟弹簧伸长量x关系的图像,如图乙所示。根据图像可求得弹簧的劲度系数为　　　　N/m(结果保留两位有效数字)。  乙 (3)甲、乙两位同学分别用同一弹簧来做实验,其中甲同学是测出竖直状态时不挂钩码的弹簧长度作为原长,乙同学是测出弹簧自然水平放置时的弹簧长度作为原长。他们以钩码重力大小作为弹簧弹力大小F,x表示弹簧伸长量,两位同学完成实验后,得到F-x图像;其中实线是甲同学的,虚线是乙同学的,则下列图像正确的是　　　　。  A.B.C.D. 类型2　实验拓展与创新 5.某实验小组用如图甲所示实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”。实验中,始终保持两侧悬挂钩码相同,g取10m/s2。 甲 (1)下列叙述不正确的是　　　　。  A.实验前,将弹簧上端固定,用刻度尺测出弹簧自由下垂时的长度l0 B.在两侧逐个增加钩码(弹簧弹力始终在弹性限度内),记录对应弹簧两端所指的标尺刻度和钩码总数 C.实验结束后,应拆除实验装置,整理并复原实验器材 (2)将5对质量均为50g的钩码按次序挂在绳子下端,记下弹簧长度L,选择合适的横、纵坐标刻度,在所给的坐标纸上作出F-L图像如图乙所示。根据图像可得,弹簧的劲度系数为　　　　N/m(结果保留2位小数)。  乙 (3)探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中,将弹簧水平放置在桌面上的方案与将弹簧竖直放置的方案相比,前者方案做实验最主要的缺点是　。  6.同学们在认真学习的同时也要注意积极锻炼身体增强体质。在学到胡克定律及探究弹簧弹力与形变量的关系时,小明利用如图甲所示器材,测量锻炼所用拉力器弹簧的劲度系数。实验步骤如下: 甲 A.将弹簧拉力器一端固定在支架上,另一端系一个绳套; B.水桶装入一定量的水,用体重计测量水桶和水的总质量m,并记录; C.将水桶系在绳套上,缓慢释放水桶,稳定后测量弹簧的长度l,并记录; D.改变水的质量,重复步骤B、C,并记录数据; E.绘制图像,并根据图像求拉力器中弹簧的劲度系数。 (1)某次实验水桶及水总质量为10kg时,弹簧长度如图乙(每次测量时读最后一圈弹簧下边缘刻度),读数为　　　　cm;  乙 水桶和水的 总质量m/kg 0 5 10 15 20 弹簧长度l/cm 24.00 27.62 　  34.86 38.48 (2)在图丙中已经描绘了4组数据点,请将未描绘的数据点补充完整,并作出m-l图像; 丙 (3)根据图像计算可得拉力器(共五根弹簧)中每根弹簧劲度系数为　　　　N/m(重力加速度g=10m/s2,结果保留两位有效数字);  (4)弹簧拉力器手柄和弹簧自身质量对弹簧劲度系数的测量结果　　　　(选填“有”或“无”)影响。  7.小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等,设计了如图(a)所示的实验装置,测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下: (1)查找资料,得知每枚硬币的质量为6.05g; (2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋,测量每次稳定后橡皮筋的长度l,记录数据如表: 序号 1 2 3 4 5 硬币数量n/枚 5 10 15 20 25 长度l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 (3)根据表中数据在图(b)上描点,绘制图线; (4)取出全部硬币,把冰墩墩玩具放入塑料袋中,稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示,此时橡皮筋的长度为　　　　cm;  (5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为　　　　g(计算结果保留3位有效数字)。  8.某同学在做“测弹簧的劲度系数”实验时,将两根劲度系数分别为k1和k2的弹簧Ⅰ、Ⅱ首尾相连悬挂在铁架台上,如图甲所示,在旁边竖直放置一刻度尺,将质量为m0=50g的钩码逐个挂在弹簧Ⅱ下端,从刻度尺上读出指针A、B对应的刻度尺的示数LA和LB,刻度尺的示数记录如表所示。已知弹簧未超出弹性限度,重力加速度大小取g=10m/s2。 钩码数 1 2 3 4 LA/cm 18.72 22.71 26.70 LB/cm 26.26 32.27 38.27 44.26 　 甲 乙 　 (1)弹簧下端挂一个钩码时,A弹簧下端指针对应的刻度尺刻度如图乙所示,则此读数为　　　　cm;  (2)弹簧Ⅰ的劲度系数k1=　　　　N/m;  (3)两根弹簧首尾连接后作为一根弹簧使用,则其劲度系数k0=　　　　N/m(结果保留三位有效数字);  (4)如果一根弹簧剪掉一部分后变成了新弹簧,它的劲度系数将　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。  微专题5　实验:探究弹力与形变量的关系 1.答案　(1)6.0　(2)图见解题思路　(3)正 解题思路　(1)不挂钩码时,弹簧弹力为零,弹簧的长度为6.0cm,则弹簧的原长l0=6.0cm。 (2)弹力F跟弹簧伸长量x的关系如表所示,设计好适当的标度,作出的F-x图像如图所示。 弹力F/N 0 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50 弹簧伸长 量x/m 0 0.012 0.023 0.035 0.046 0.058 (3)F-x图线为一过原点的直线,所以弹力与弹簧伸长量成正比。 2.答案　(1)6.93　(2)A　(3)超过弹簧的弹性限度 解题思路　(1)题图乙中示数为14.66cm,则伸长量Δl=14.66cm-7.73cm=6.93cm。 (2)为了更好地找出弹力与伸长量之间的规律,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,故选A。 (3)若超过弹簧的弹性限度,胡克定律将不再适用,则题图丙中出现偏折的原因是超过了弹簧的弹性限度。 归纳总结　实验中的注意事项 (1)适当:弹簧下端挂的钩码不要太多,以免超过弹簧的弹性限度。 (2)数据:尽量选用轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响,且要尽量多测几组数据。 (3)作图:先描点,然后将这些点拟合成一条直线,不要画折线。 3.答案　(1)图见解题思路　(2)54　(3)偏小 解题思路　(1)根据数据点作出F-x关系图线如图所示。 (2)根据胡克定律可得F=kx,可得弹簧的劲度系数为k==N/m≈54N/m。 (3)若实验过程中,刻度尺倾斜测量,可知测得的弹簧伸长量x偏大,根据k=,可知测量的劲度系数k偏小。 4.答案　(1)7.20　(2)25　(3)A 解题思路　(1)刻度尺的分度值为1mm,读数为7.20cm。 (2)F-x图线的斜率表示弹簧的劲度系数,k=N/m≈25N/m。 (3)由胡克定律F=kx可知,甲同学是测出竖直状态时不挂钩码的弹簧长度作为原长,则图像过原点;乙同学是测出弹簧自然水平放置时的弹簧长度作为原长,由于弹簧自身的重力,竖直状态下弹簧不挂钩码时弹簧的伸长量已经不为零,则图像不过原点,两种情况下弹簧的劲度系数相同,两图线平行。故选A。 5.答案　(1)A　(2)13.89　(3)弹簧与桌面之间存在摩擦 解题思路　(1)实验前,应该将弹簧水平放置,用刻度尺测量弹簧在自由状态时的长度l0,A错误;在两侧逐个增加钩码,记录对应弹簧两端所指的标尺刻度和钩码总数,B正确;实验结束后,应拆除实验装置,整理并复原实验器材,C正确。此题选择不正确的选项,故选A。 (2)由图可知,弹簧的劲度系数为k==N/m≈13.89N/m。 (3)探究弹簧弹力与形变量的关系实验中,将弹簧水平放置在桌面上做实验最主要的缺点是弹簧与桌面之间存在摩擦。 6.答案　(1)31.20　(2)如图所示　(3)2.8×102　(4)无 解题思路　(1)依题意,弹簧长度为31.20cm。 (2)描点连线,m-l图像如答案图所示。 (3)假定每根弹簧的劲度系数为k,则有 k=N/m=2.8×102N/m。 (4)实验中采用图像法处理数据,由胡克定律可知,弹簧弹力的增加量与弹簧的形变量的增加量成正比,即ΔF=k·Δx,因此弹簧拉力器手柄和弹簧的自重不会对劲度系数的测量结果产生影响。 7.答案　(3)如图所示　(4)15.35　(5)127 解题思路　(3)根据表格中数据描点作图即可。(4)橡皮筋的长度为15.35cm。(5)由答案图可知,当l=15.35cm时,n=21枚,即冰墩墩玩具的质量等于21枚硬币的总质量,则m=21×6.05g=127g。 8.答案　(1)14.70　(2)12.5　(3)8.33　(4)变大 解题思路　(1)由题图乙可知,指针位置对应的读数为14.70cm。 (2)根据题表中数据可知,每增加一个钩码,弹簧Ⅰ伸长的平均值为4.00cm,弹簧Ⅱ伸长的平均值为2.00cm,由胡克定律得ΔF=kΔL,又有ΔF=m0g=0.5N,可得弹簧Ⅰ的劲度系数k1=N/m=12.5N/m。 (3)弹簧Ⅱ的劲度系数k2=N/m=25.0N/m,弹簧串联后伸长量的平均值为6cm,则劲度系数为k0=N/m≈8.33N/m。 (4)一根弹簧剪掉一部分后变成了新弹簧,相同的弹力,新弹簧的形变量小,由k=可知,劲度系数变大。 学科网（北京）股份有限公司 $