2026届高考物理二轮专题复习课件：探究弹簧弹力与形变量的关系

该高中物理高考复习课件聚焦“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验专题，依据高考评价体系梳理实验原理、操作步骤、数据处理及误差分析等核心考点，通过分析教材原型与创新实验的权重分布，归纳实验原理操作、图像分析、误差规避等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于易错辨析与典题实战结合，以科学思维（图像分析、数据处理）和科学探究（误差分析、实验创新）素养为导向，如通过m-x图线BC段直线特征判断胡克定律成立区间，指导学生掌握逐差法计算劲度系数技巧。助力学生高效突破实验题，教师可据此系统开展专题复习，提升备考效率。

实验 探究弹簧弹力与形变量的关系 强基础固本增分 研考点精准突破 目录索引 强基础固本增分 一、实验目的 探究弹簧弹力与形变量的定量关系。 二、实验思路　　　　　静止时读数 1.如图所示,弹簧弹力(F)等于悬挂钩码的重力。 2.弹簧伸长量(x)等于弹簧的现长(l)减去原长(l0)。 3.多测几组,找出F与x的关系。 三、实验器材 弹簧、毫米刻度尺、铁架台、钩码若干、坐标纸。 四、进行实验 1.安装实验仪器。 竖直悬挂,自然下垂时测量 2.用刻度尺测出弹簧的原长。 3.在弹簧下端挂质量为m1的钩码,量出此时弹簧的长度l1,填入表格中。 4.改变所挂钩码的质量,量出对应的弹簧长度,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x1,x2,x3,x4,x5。 五、数据处理与分析 1.以弹力F为纵坐标,以弹簧的伸长量x为横坐标,建立坐标系,选取合适的单位,用描点法作图。用平滑的曲线连接各点,得到弹力F随弹簧伸长量x变化的关系图像。 2.以弹簧的伸长量为自变量,写出曲线所代表的函数。首先尝试一次函数,如果不行,则考虑二次函数等。 3.得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系,解释函数表达式中常数的物理意义。 六、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),图像发生弯曲。 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,使图像横轴截距 不为零。 √ √ × × × √ 研考点精准突破 考点一　教材原型实验 考向一 实验原理和实验操作 典题1 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弹簧伸长量的关系。 (1)为完成实验,还需要的实验 器材有　　 　。  (2)实验中需要测量的物理量有  　 。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图线,由此可求出弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。图线不过原点的原因是　　　　　　 　　。  刻度尺 弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量 200 弹簧自身存在重力 考点一 考点二 解析 (1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧的长度。 (2)根据实验原理,实验中需要测量的物理量是弹簧挂不同个数的钩码时所对应的伸长量。 (3)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点,由F=kx,可得 。由于弹簧自身存在重力,使得弹簧不加外力时就有形变量。 考点一 考点二 考向二 数据处理和误差分析 典题2 某实验小组利用图甲所示装置探究弹簧的弹力与形变量的关系。实验中使用的弹簧在自然状态下有一定的收缩力。实验时把弹簧的上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自然下垂时下端的示数(L)。在弹簧的下端悬挂不同质量(m)的钩码,记录弹簧在不同弹力下弹簧下端的示数并填入表格中,计算对应的弹簧伸长量x的值。 m/g 0 10 20 30 40 50 60 70 L/cm 10.50 10.50 10.50 10.50 10.75 11.40 12.20 13.25 x/cm 0 0 0 0 0.25 0.90 1.70 2.75 m/g 80 90 100 110 120 130 140 150 L/cm 14.30 15.35 16.4 17.50 18.65 19.65 20.75 21.85 x/cm 3.80 4.85 5.90 7.00 8.15 9.15 10.25 11.35 考点一 考点二 (1)图乙是根据上表数据绘制的m-x图线,其中AB段为曲线、BC段为直线,则该弹簧在　　　(选填“OA”“AB”或“BC”)段满足胡克定律。  (2)由图乙可得直线BC的斜率为 g/cm,则弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m,弹簧在自然状态下的收缩力F0=　　　　 N。(已知重力加速度大小取9.8 m/s2,结果均保留2位小数)  (3)由于弹簧的质量不能忽略,它对弹簧劲度系数的测量　　　　(选填“有”或“没有”)影响。  BC 9.33 　0.43 没有 考点一 考点二 考点一 考点二 考点二　实验的改进与创新 考向一 实验方法的创新 典题3 某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图所示,固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°,弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下:先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺,再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进,每滑进一个钢球,待弹簧静止,记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln,数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法 计算弹簧压缩量,进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 考点一 考点二 (1)利用ΔLi=Li+3-Li(i=1,2,3)计算弹簧的压缩量:ΔL1=6.03 cm,ΔL2=6.08 cm, (2)上述 是管中增加　　　　个钢球时产生的弹簧平均压缩量;  (3)忽略摩擦,重力加速度g取9.80 m/s2,该弹簧的劲度系数为 　　　　 N/m(结果保留3位有效数字)。  6.04 6.05　 3 48.6 考点一 考点二 考点一 考点二 考向二 实验原理的创新 典题4 某同学学习通过平面镜观察桌面的微小形变的实验后,受此启发,设计一个测量弹性轻杆的形变量与其劲度系数的实验,如图所示,图中B为待测量的弹性轻杆,C为底部带有小孔且装满细砂的小桶。A为一长度为L的轻质刚性杆,一端与弹性杆B连接,另一端与轻质平面镜M的中心O'相连,且与平面镜M垂直。轻质平面镜竖直放在水平实验台上,PQ为一带有弧长刻度的透明圆弧,O为PQ的中心,圆弧PQ的半径为r,不挂砂桶时,一束细光束经PQ的O点射到平面镜的O'点后原路返回,挂上砂桶后,使平面镜发生倾斜,入射光束在M上的入射点可以近似认为仍在O'点,通过读取反射光在圆弧上的位置,测得光点在透明读数条上移动的弧长为s,可以测得弹性轻杆的形变量,根据胡克定律就可以确定弹性杆的劲度系数。已知r≫L,L远大于弹性杆的形变量,重力加速度为g。 考点一 考点二 (1)随着砂桶中细砂的不断流出,反射光线的光点在PQ圆弧上　　　　(选填“向上”或“向下”)移动。  (2)弹性杆的形变量x=　　　　　　(用光点移动的弧长s、r、L表示)。  (3)弹性杆的劲度系数k=　　　　　　(砂桶的总质量用m表示)。  向下 考点一 考点二 考点一 考点二 k= N/m=200 N/m 解析 (1)由胡克定律F=kx有mg=kx,即m=x,故直线BC段满足胡克定律。 (2)由m=x可得,斜率,故k=9.33 N/m;由图乙知当m=70 g时弹簧已完全展开,有F0+kx=mg,所以F0=0.43 N。 (3)由(2)知Δm=Δx,弹簧的自身重力不影响图像斜率,从而不影响测量结果。 ΔL3=　　　　 cm,压缩量的平均值=　　　 cm;  解析 (1)根据题意ΔL3=L6-L3=6.04 cm;压缩量的平均值 =6.05 cm。 (2)根据题意,上述是管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量。 (3)根据胡克定律,弹簧的劲度系数k==48.6 N/m。 解析 (1)(2)挂上砂桶后,弹性杆产生形变,连接平面镜的刚性杆A倾斜,平面镜绕O'点逆时针旋转角度θ,由于L远大于弹性杆的形变量,r≫L,所以θ角较小,满足tan θ≈θ,根据反射定律与几何关系可得tan θ==θ,弧长s=2θr,联立解得x=。砂桶中细砂不断流出,砂桶的总质量减小,弹性杆的形变量减小,所以反射光点沿PQ圆弧向下移动。 (3)根据胡克定律知kx=mg,解得k=。 $