第3章 第2节 第2课时 实验：探究弹簧弹力与伸长量的关系-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（粤教版）

第2课时　实验：探究弹簧弹力与伸长量的关系

【素养目标】　1.学会探究弹簧弹力与伸长量之间的关系。2.会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。3.理解胡克定律，会应用胡克定律解决实际问题，能根据F ­x图像求出弹簧的劲度系数。

一、实验目的

1．探究弹簧弹力与伸长量的关系。

2．学会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据。

3．学会根据F ­x图像求出弹簧的劲度系数。

二、实验原理

1．弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关，沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上相等。如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。因此我们可以通过对弹簧悬挂不同重物并求出对应的伸长量来探究弹力与弹簧伸长量的关系。

2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧的长度减去弹簧的原长求得。

3．建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力的大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(x，F)对应的点，用平滑的曲线(或直线)将这些点连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹力大小与伸长量间的关系。

三、实验器材

下端带挂钩的轻弹簧、50 g的钩码(若干)、刻度尺、铁架台、重垂线、坐标纸。

四、实验步骤

1．按实验装置图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度L0。

2．在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度和钩码的重力。

3．依次增加钩码，重复上述实验过程，将数据填入表格，用F表示弹力，L表示弹簧的总长度，x＝L－L0表示弹簧的伸长量。

弹簧原长：L0＝________ cm

五、数据处理

1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图。用平滑的曲线(或直线)连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图像。由实际作出的F ­x图像可知，图像为过原点的直线。

2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中的常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F ­x图像的斜率求解，k＝。

六、误差分析

七、注意事项

1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出其弹性限度。

2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于稳定状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大读数误差。

3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使各点均匀分布在直线的两侧。

4．记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系及单位。

一　教材原型实验

(2024·深圳市高一期中)某同学做“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验，将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将毫米刻度尺固定在弹簧的一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。

(1)在该实验中，下列说法正确的是________。

A．弹簧下端悬挂钩码的质量可以为任意质量

B．直尺测量出的弹簧长度就是弹簧的伸长量

C．在弹性限度内，对于同一弹簧，分别测出几组拉力与弹簧的伸长量，可以得出拉力与弹簧的伸长量之比相等的结论

(2)在实验过程中，弹簧始终在弹性限度内，弹簧质量可忽略不计。根据实验数据，以弹簧的伸长量x为横轴，弹簧弹力F为纵轴，在坐标纸上作出了如图所示的F ­x图像，可得该弹簧的劲度系数k＝________ N/m。

(3)另一位同学用完全相同的另一根弹簧做上述实验时，误将弹簧的长度记为x，得到的F ­x图像的斜率________(选填“变大”、“变小”或“不变”)，横轴截距表示弹簧的________。

答案：(1)C　(2)50　(3)不变　原长

解析：(1)弹簧下端悬挂钩码的质量不能过大，以不超过弹簧的弹性限度为原则，故A错误；弹簧伸长量是弹簧长度与弹簧原长之间的差值，故B错误；在弹性限度内，对于同一弹