第2章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系（教师用书word）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（新高考）
实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系
原理装置图 | 操作要求 | 数据处理 | |
平衡时弹簧产生的弹力等于钩码的重力 | 1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长。 2.如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量x1，将这些数据填入自己设计的表格中。 3.改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5 | 1.列表法：将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变。 2.图像法：根据测量数据，在建好的直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的倾斜直线 | |
注意事项 1.弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。 2.坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。 3.弹簧下端所挂钩码不要太多以免伸长量超出弹性限度。 4.要使用轻质弹簧尽可能多测几组数据。 5.弹力及伸长量对应关系及单位 | 误差分析 1.钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。 2.悬挂钩码数量过多，导致弹簧的形变量超出了其弹性限度，不再符合胡克定律(F＝kx)，故图像甲发生弯曲。
3.水平放置弹簧测量其原长，由于弹簧有自重，将其悬挂起来后会有一定的伸长量，故图像乙横轴截距不为零 | ||
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应统一 |
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类型一 教材原型实验
某实验小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和弹簧长度l的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置，然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度，通过分析数据得出实验结论。
学生用书第39页
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做依据的物理规律是___________________________________________________。
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度l为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F-l图像，如图乙所示。由图像可知，弹簧自由下垂时的长度l0＝________cm，弹簧的劲度系数k＝________N/m。(结果均保留2位有效数字)
(3)该小组的同学将该弹簧制成一把弹簧测力计，某次测量时弹簧测力计的指针如图丙所示，弹簧测力计所测力的大小F＝________N。
答案：(1)共点力的平衡条件 (2)4.0 1.0×102 (3)8.00
解析：(1)钩码静止时其重力大小等于所受弹簧弹力的大小，这样做依据的物
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理规律是共点力的平衡条件。
(2)根据胡克定律有F＝k(l－l0)
可得题图乙的F-l图像的横截距即为弹簧自由下垂的长度l0，斜率即为弹簧的劲度系数k，所以可得l0＝4.0 cm
k＝
。
(3)题图丙中弹簧测力计的示数为F＝8.00 N。
(2024·河南郑州模拟)某同学用图(a)所示装置探究两根相同弹簧甲、乙串联后总的劲度系数与弹簧甲劲度系数的关系。他先测出不挂钩码时弹簧甲的长度和两弹簧的总长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，记录数据填在下面的表格中。
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
钩码重力F/N | 0.00 | 0.50 | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 |
弹簧甲的长度L1/cm | 1.95 | 2.20 | 2.45 | 2.70 | 2.95 | 3.20 |
两弹簧总长度L2/cm | 4.00 | 4.50 | 5.00 | 5.50 | 6.00 | 6.50 |
(1)关于本实验操作，下列说法正确的是________。
A．悬挂钩码后立即读数
B．钩码的数量可以任意增减
C．安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态
(2)已作出钩码重力F与弹簧总长度L2的关系图像，如图(b)中实线所示，由图像可知两根弹簧串联后总的劲度系数k为________N/cm。
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