第3章 1 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 胡克定律-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册作业与测评全书Word（人教版）

物理　必修·第一册[人教版]作业与测评 第2课时　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系　胡克定律 必备知识一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1．某同学用如图所示的装置做“探究弹力和弹簧形变量的关系”实验。 (1)将轻弹簧悬挂在铁架台上，且将刻度尺固定在弹簧一侧；弹簧轴线和刻度尺都应在________(填“水平”或“竖直”)方向。 (2)下列操作规范的是________。(填选项前的字母) A．实验时，应该先把弹簧水平放置测量其原长 B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后弹簧下端所对应的标尺刻度和对应的钩码总重力 C．随意增减钩码，记下增减钩码后弹簧下端所对应的标尺刻度和对应的钩码总重力 D．实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材 (3)弹簧下端悬挂钩码，待钩码静止时，用钩码的重力大小表示弹簧的弹力大小，依据的物理原理是________________。 答案：(1)竖直　(2)BD　(3)二力平衡 解析：(1)本题通过改变弹簧下端钩码的重量来改变弹簧弹力的大小，为了准确测量弹簧长度，弹簧轴线和刻度尺都应在竖直方向。 (2)为了消除弹簧自身重力的影响，实验前，应该先把弹簧竖直放置测量其自由下垂时下端在刻度尺的位置，故A错误；为了更好地找出弹力与形变量之间的规律，应逐一增挂钩码，记录每增加一只钩码后弹簧下端所对应的标尺刻度和对应的钩码总重力，故B正确，C错误；实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材，故D正确。 (3)弹簧下端悬挂钩码，待钩码静止时，用钩码的重力大小表示弹簧的弹力大小，依据的物理原理是二力平衡。 2．某同学用图1所示装置做“弹簧的弹力与伸长量之间的关系”实验。 (1)在图1中，刻度尺保持竖直，为了便于直接读出弹簧的长度，刻度尺的零刻度应与弹簧的________(选填“上端”或“下端”)对齐。 (2)第3次实验中，弹簧指针所指刻度尺的情况如图2所示，请将该次测量值和对应的弹簧的伸长量填入记录表中。 实验次数 1 2 3 4 5 6 钩码质量m/g 50 100 150 200 250 300 弹簧弹力F/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 刻度尺的刻度x/cm 14.80 16.85 ____ 21.00 24.01 25.20 弹簧的伸长量Δx/cm 2.20 4.25 ____ 8.40 11.41 12.60 (3)该同学认为可以通过绘制F­Δx图像来分析实验数据。他根据实验数据在图3中标出了各次实验数据对应的坐标点。请在该图中标出第3次实验对应的坐标点，并画出F­Δx图线。 (4)根据画出的图线可得出结论：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)上端　(2)18.90　6.30 (3)图见解析 (4)在弹性限度内，弹簧弹力的大小与其形变量成正比 解析：(1)由题意可知，刻度尺应直接读出弹簧的长度而非伸长量，因此其零刻度应与弹簧的上端对齐。 (2)根据图2可知，刻度尺的刻度为18.90 cm，弹簧的伸长量为Δx＝18.90 cm－(14.80－2.20) cm＝6.30 cm。 (3)标出的第3次实验对应的坐标点，舍去偏离明显的点，其余点尽可能落在直线上，或平均分布在直线两侧，画出的F­Δx图线如图所示。 (4)画出的图线是一条过原点的直线，所以可得出结论：在弹性限度内，弹簧弹力的大小与其形变量成正比。 必备知识二　胡克定律 3．关于弹簧产生的弹力，下列说法正确的是(　　) A．劲度系数越大的弹簧，产生的弹力越大 B．弹簧的长度越长，弹力越大 C．弹簧只有在伸长时才产生弹力，缩短时不产生弹力 D．弹力的方向与形变的方向相反 答案：D 解析：弹簧产生的弹力与弹簧的形变量和劲度系数均有关系，劲度系数大的弹簧，产生的弹力不一定大，A错误；弹簧被拉伸或被压缩时均可以产生弹力，弹力方向与形变方向相反，且弹力的大小与弹簧的形变量有关，与弹簧的长短无关，故B、C错误，D正确。 4．劲度系数k＝5 N/cm的弹簧伸长x＝4 cm时(在弹性限度内)，产生的弹力F大小为(　　) A．20 N B．10 N C．8 N D．4 N 答案：A 解析：根据胡克定律可得，该弹簧伸长4 cm时产生的弹力大小为F＝kx＝5 N/cm×4 cm＝20 N，故选A。 5．一轻质弹簧的弹力与弹簧形变量之间的关系如图甲所示，将该弹簧下端固定在水平地面上，把一质量为1.8 kg的物体缓慢放在弹簧的上端，待物体稳定后静止在弹簧上端，弹簧处在弹性限度内，如图乙所示。取重力加速度大小g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．弹簧的原长为5 cm B．弹簧的压缩量为5 cm C．弹簧的压缩量为3 cm D．该弹簧的伸长量越大，其劲度系数越大 答案：C 解析：根据题目所给信息，无法计算弹簧的原长，故A错误；根据题图甲，结合胡克定律可知，弹簧的劲度系数为k＝＝600 N/m，在题图乙中，根据二力平衡可知，弹簧弹力大小mg＝kx，解得弹簧的压缩量为x＝3 cm，B错误，C正确；弹簧的劲度系数与弹簧的粗细、材料等有关，与弹簧的伸长量无关，故D错误。 1．一重量为G的物体与轻弹簧用两种不同的方式连接，分别如图甲、乙所示，两种情形下该物体均保持静止状态，测得弹簧长度分别为L1、L2，则弹簧的劲度系数为(　　) A. B. C. D. 答案：A 解析：设弹簧原长为L，劲度系数为k，根据胡克定律，由图甲知G＝k(L1－L)，由图乙知G＝k(L－L2)，联立解得k＝，故选A。 2．两根劲度系数分别为k和2k的轻质弹簧a、b串接在一起，a弹簧的一端固定在墙上，如图所示。开始时弹簧均处于原长状态，现用水平力作用在b弹簧的P端向右缓慢拉动弹簧，使a弹簧的伸长量为L，且整个过程a、b弹簧均未超出弹性限度，则此时(　　) A．b弹簧的伸长量也为L B．b弹簧的伸长量为 C．水平力大小为2kL D．水平力大小为3kL 答案：B 解析：由题意知，两根轻弹簧串接在一起，则两弹簧弹力大小相等，根据胡克定律F＝kΔx，得b弹簧的伸长量为xb＝＝，故A错误，B正确；水平力大小等于b弹簧的弹力的大小，则水平力大小为F′＝2k·＝kL，故C、D错误。 3．(多选)如图所示是锻炼身体用的拉力器，并列装有四根相同的弹簧，每根弹簧的自然长度都是40 cm，某人用600 N的力把它们拉长至1.6 m，则(　　) A．人的每只手受到拉力器的拉力为300 N B．每根弹簧产生的弹力为150 N C．每根弹簧的劲度系数为125 N/m D．每根弹簧的劲度系数为500 N/m 答案：BC 解析：每只手受到的拉力均为600 N，A错误；每根弹簧的弹力为F＝＝150 N，B正确；每根弹簧的劲度系数k＝＝＝125 N/m，C正确，D错误。 4．如图甲，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究“弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。 (1)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图像可得弹簧的劲度系数k＝________N/m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g取10 m/s2)。 (2)如图丙所示，实验中用两根不同的轻弹簧a和b，作出弹簧弹力F与弹簧长度L的图像，下列说法正确的有________。 A．a的原长比b的短 B．a的劲度系数比b的大 C．若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧a 答案：(1)5.0　(2)AB 解析：(1)根据胡克定律和二力平衡有mg＝kx，可得m＝x，故＝k斜率＝ kg/m＝0.5 kg/m，解得k＝5.0 N/m。 (2)设弹簧的原长为L0，则其形变量ΔL＝L－L0，由胡克定律可得F＝k·ΔL＝k(L－L0)＝kL－kL0，所以图线与横轴的交点等于弹簧的原长，则a的原长比b的短，A正确；图像的斜率等于劲度系数，则a的劲度系数比b的大，B正确；弹簧b的劲度系数较小，相同力的作用下，形变量较大，若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧b，C错误。 一根大弹簧内套一根小弹簧，大弹簧比小弹簧长0.2 m，它们的下端固定在地面上，上端自由，如图甲所示。当用力压缩此组合弹簧时，测得力和弹簧压缩距离之间的关系如图乙所示，则两根弹簧的劲度系数分别是(设大弹簧劲度系数为k1，小弹簧劲度系数为k2)(　　) A．k1＝100 N/m，k2＝200 N/m B．k1＝200 N/m，k2＝100 N/m C．k1＝100 N/m，k2＝300 N/m D．k1＝300 N/m，k2＝200 N/m 答案：A 解析：由图乙及题意得：x1＝0.2 m时，F1＝k1x1；x2＝0.3 m时，F2＝k1x2＋k2(x2－x1)，联立并代入数据得：k1＝100 N/m，k2＝200 N/m，故A正确。 6 学科网（北京）股份有限公司 $