第2章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系(课件PPT)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

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了实验原理、操作规范、数据处理及误差分析等核心考查点，通过归纳教材原型实验和拓展创新实验两类常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于融合高考真题训练与应试技巧指导，如结合2025四川卷用小桶加水实验，通过图像斜率计算劲度系数，培养学生科学探究和科学思维素养。特设误差分析与图像处理方法，帮助学生掌握实验题得分技巧，教师可据此高效指导学生冲刺高考。

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 高三总复习讲义　新高考 第二章 相互作用 课时测评 内容索引 实验梳理 典例研析 实验梳理 返回 原理装置 操作要求 数据处理 平衡时弹簧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.如原理装置图所示，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，弹簧的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，根据描的点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，要标注单位，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.弹力与伸长量应对应，单位应统一 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，如图甲所示。 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，图像横轴截距不为零，如图乙所示 返回 典例研析 返回 (2026·河北保定模拟)某同学在做“探究弹簧弹力的大 小与伸长量的关系”实验时，他先将一弹簧竖直悬挂让其自 然下垂，测出其自然长度，然后在其下部挂上钩码，测出弹 簧的总长度，改变钩码个数，测出几组数据。 (1)关于本实验，下列说法正确的是_____。(填正确答案标号) A.应保证标尺位于竖直方向，要待钩码静止时再读数 B.为了使实验效果明显，每个钩码重力越大越好 C.为减小实验误差，应多测几组数据，每次增加的钩码数量必须相等 例1 类型一　教材原型实验 A 为确保读数准确，要保证标尺位于竖直方向，要待钩码静止时再读数，A正确；钩码总重力应在弹性限度内，若每个钩码重力越大，测量数据越少，误差越大，B错误；每次增加的钩码数量不必相等，C错误。 (2)实验中，该同学以弹簧弹力F为纵轴、弹簧长度l为横轴建立坐标系，依据实验数据作出F -l图线如图乙所示，由图线可得出该弹簧的原长为________cm，弹簧的劲度系数为_______N/m。 12.1 100 当弹簧弹力等于零时，弹簧的长度是原长，由题图乙可得出弹簧原长为12.1 cm； 根据胡克定律，结合题图乙可知，F -l图线斜率即为劲度系数，则k＝＝ N/m＝100 N/m。 (3)该同学利用本实验原理把上述弹簧做成了一个弹簧测力计，若某次测量时弹簧测力计示数如图丙所示，则弹簧测力计的示数为_______N。 2.70 题图丙中弹簧测力计的最小分度为0.1 N，因此要估读到0.01 N，根据题图丙读出弹簧测力计的示数为2.70 N。 (2026·广东佛山调研测试)某同学在“测量弹簧的劲度系数”的实验中进行了如下操作： (1)如图甲所示，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧自由下垂，此时弹簧下端对应的标尺刻度为______________________cm。 例2 9.95(9.94～9.96均可) 由题图甲所示刻度尺可知，其分度值是1 mm，则读数为9.95 cm。 (2)在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计表格记录实验数据如下： 组别 1 2 3 4 5 钩码质量/g 50 100 150 200 250 标尺刻度x/cm 12.98 15.00 17.10 18.20 21.10 (3)根据该同学的数据，请在图乙中描点、作出弹簧弹力F与伸长量x之间的关系图线，并得到该弹簧的劲度系数k＝__________N/m。(保留3位有效数字，g取10 m/s2) 答案： 25.0 根据坐标系内描出的点作出图像如图所示。 由图像可知，弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝25.0 N/m。 (2025·四川卷·T11)某学习小组利用生活中常见物品开展“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验。已知水的密度为1.0×103 kg/m3，当地重力加速度为 9.8 m/s2。实验过程如下： (1)将两根细绳分别系在弹簧两端，将其平放在较光滑的水平桌面上，让其中一个系绳点与刻度尺零刻度线对齐，另一个系绳点对应的刻度如图1所示，可得弹簧原长为__________________________cm。 例3 类型二　拓展创新实验 13.15(13.13～13.17均可) 该刻度尺的分度值为0.1 cm，应估读到分度值的后一位，故弹簧原长为 13.15 cm。 (2)将弹簧一端细绳系到墙上挂钩，另一端细绳跨过固定在桌面边缘的光滑金属杆后，系一个空的小桶。使弹簧和桌面上方的细绳均与桌面平行，如图2所示。 (3)用带有刻度的杯子量取50 mL水，缓慢加到小桶里，待弹簧稳定后，测量两系绳点之间的弹簧长度并记录数据。按此步骤操作6次。 (4)以小桶中水的体积V为横坐标，弹簧伸长量x为纵坐标，根据实验数据拟合成如图3所示直线，其斜率为200 m－2。由此可得该弹簧的劲度系数为_____N/m(结果保留2位有效数字)。 49 由胡克定律可知mg＋ρVg＝kx 可得x＝V＋ 由题图3可知＝200 m－2 代入数据解得该弹簧的劲度系数为k＝49 N/m。 (5)图3中直线的截距为0.005 6 m，可得所用小桶质量为__________kg(结果保留2位有效数字)。 0.028 结合(4)中分析可知＝0.005 6 m 代入数据可得所用小桶质量为m＝0.028 kg。 破题“三步曲” 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6.05 g。 例4 (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，记录数据如下表： 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。 答案： 根据题表数据描点连线如图所示。 (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。 15.35(15.33～15.37均可) 由题图(c)可知刻度尺的分度值为1 mm，故读数l'＝15.35 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)。 127 设橡皮筋的劲度系数为k，原长为l0，由胡克定律可得nmg＝k(l－l0)，变化为l＝n＋l0。l -n图像的斜率＝×10－2，解得k＝2g。代入数据解得橡皮筋原长l0＝9.00 cm。挂上冰墩墩玩具，有Mg＝k(l'－l0)，解得M＝127 g。 破题“三步曲” 返回 课 时 测 评 返回 1.(10分)(2026·海南海口模拟)物理兴趣小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验，实验装置如图甲所示，然后按如下步骤进行实验： (1)将轻弹簧上端固定在铁架台的横杆上，将刻度尺竖直固定在弹簧旁，使其零刻度线与弹簧上端对齐，观察弹簧自由下垂时下端在刻度尺的位置。 (2)在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录钩码总质量m及相应的弹簧长度L。 2 3 4 5 1 (3)通过描点连线得到m -L图像如图乙所示。根据图像可得，弹簧未悬挂钩码时的长度是__________cm，弹簧的劲度系数k＝__________N/m(重力加速度g＝9.8 m/s2)。 10 9.8 根据题图乙可得，弹簧未悬挂钩码时的长度是10 cm，弹簧的劲度系数k＝＝ N/m＝9.8 N/m。 2 3 4 5 1 (4)若考虑弹簧自身重力的影响，实验中所得弹簧的劲度系数_________(选填“大于”“等于”或“小于”)实际值。 等于 若考虑弹簧自身重力的影响，则m -L图像斜率不变，则实验中所得弹簧的劲度系数等于实际值。 2 3 4 5 1 2.(10分)为探究弹簧的弹力与形变量之间的关系，某同学用铁架台、弹簧、毫米刻度尺、钩码、铅笔等器材，按照如下实验步骤完成实验： a.如图甲，将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺； b.记下弹簧不挂钩码时其下端指针在毫米刻度尺上的读数l0； c.逐一将钩码挂在弹簧的钩子上； d.每添加一个钩码后，待弹簧静止，记录此时指针在毫米刻度尺上的读数； e.取下钩码、弹簧和毫米刻度尺，整理仪器。 2 3 4 5 1 请完成下列问题： (1)图乙为弹簧不挂钩码时其下端指针在毫米刻度尺上所对应的读数，则l0＝__________cm。 6.00 题图乙中毫米刻度尺的分度值为0.1 cm，由题图乙可知l0＝6.00 cm。 2 3 4 5 1 (2)关于本实验中的实验操作及实验结果，以下说法正确的是_________(填标号)。 A.该实验前须先将弹簧水平放置测量其原长 B.在安装毫米刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态 C.每次添加钩码后，应保证钩码处于静止状态再读数 BC 在测量弹簧原长时，应将弹簧竖直悬挂，待静止时测出其长度，故A错误；为减小误差，在安装毫米刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，故B正确；为减小误差，每次添加钩码后，应保证钩码处于静止状态再读数，故C正确。 2 3 4 5 1 (3)图丙是a、b两弹簧的F -l图像，图像中的直线不过坐标原点的原因是：_____________________________________，____(选填“能”或“不能”)准确测出劲度系数。 弹簧有原长，F＝0时，l≠0(合理即可) 能 设弹簧的原长为l0，根据胡克定律可得F＝k(l－l0)，可知F -l图像中的直线不过坐标原点的原因是：弹簧有原长，F＝0时l≠0；F -l图像的斜率表示弹簧的劲度系数，所以通过F -l图像能准确测出劲度系数。 2 3 4 5 1 (4)图丙中，当弹簧测力计示数相同时，形变量越大，灵敏度越高，则用弹簧______(选填“a”或“b”)制作的弹簧测力计灵敏度更高。 a 根据F＝k(l－l0)，可知F -l图像的斜率表示弹簧的劲度系数，由题图丙可知，弹簧a劲度系数小于弹簧b的劲度系数，当弹簧测力计示数相同时，用弹簧a制作的弹簧测力计，形变量更大，灵敏度更高。 2 3 4 5 1 3.(10分)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，将弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码挂在绳子的下端，测量相应的数据，通过描点法作出F -l(F为弹簧的拉力，l为弹簧的长度)图像，如图乙所示。 2 3 4 5 1 (1)下列说法中正确的是________。(填正确答案标号) A.每次增加的钩码数量必须相等 B.通过实验可知，在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧的长度成正比 C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态 D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力 C 2 3 4 5 1 每次增加的钩码数量不需要相等，故A错误；通过实验可知，在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比，故B错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态，使弹簧所受拉力的大小等于钩码的重力，故C正确；不同弹簧的弹力与伸长量之比，即弹簧的劲度系数k不一定相等，故D错误。 2 3 4 5 1 (2)根据图乙可求得该弹簧的劲度系数为______N/m(保留2位有效数字)，图像中在A1处出现拐点是因为： ___________________________________。 25 拉力过大，超过了弹簧的弹性限度 每次增加的钩码数量不需要相等，故A错误；通过实验可知，在弹性限度内，弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比，故B错误；用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态，使弹簧所受拉力的大小等于钩码的重力，故C正确；不同弹簧的弹力与伸长量之比，即弹簧的劲度系数k不一定相等，故D错误。 2 3 4 5 1 (3)该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于：________________ ________________。 力对实验的影响 避免弹簧自身重 实验将弹簧水平放置的优点是避免弹簧自身重力对实验的影响。 2 3 4 5 1 4.(10分)(2025·重庆卷·T11)弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。 (1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图2所示，此时读数为_____________ ____________mm。 7.415(7.414～ 7.416均可) 2 3 4 5 1 根据螺旋测微器的读数规则有 7 mm＋41.5×0.01 mm＝7.415 mm。 2 3 4 5 1 (2)对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为________N/m，弹簧原长为_______mm。(均保留3位有效数字) 184 17.6 当弹力为零时弹簧处于原长，为17.6 mm； 将题图反向延长与纵坐标的交点为2.50 N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为k＝≈184 N/m。 2 3 4 5 1 5.(10分)(2026·湖北武汉黄陂区月考)某同学将原长相同、劲度系数不同的轻弹簧A、B串接竖直悬挂，组成如图甲所示装置，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。刻度尺竖立在轻弹簧旁，轻弹簧A的上端刚好与刻度尺零刻度线对齐。记下不挂钩码时指针所指的位置求得弹簧的原长，在B弹簧下端依次挂上质量均为m的钩码，钩码静止时根据两指针所指刻度值求得两弹簧的长度，从而求得弹簧的伸长量。 2 3 4 5 1 (1)不挂钩码时，B弹簧下端指针所指刻度尺的刻度如图乙所示，则A弹簧的原长L0＝__________cm(弹簧的重力不计)。 3.35 读数为67.0 mm＝6.70 cm，由于两根弹簧的原长相同，因此弹簧A的原长为L0＝ cm＝3.35 cm。 2 3 4 5 1 (2)根据多次实验测得的两弹簧的弹力F与弹簧的伸长量x，作出两弹簧的F -x图像如图丙所示，则弹簧A的劲度系数kA＝_______N/m，在弹性限度内，两弹簧串接后总的劲度系数为k＝_______N/m。(均保留2位有效数字) 25 7.1 2 3 4 5 1 由胡克定律可知，F -x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则弹簧A的劲度系数kA＝＝ N/m＝25 N/m，弹簧B的劲度系数kB＝＝ N/m＝10 N/m，由题图丙可知，当弹力F＝2.5 N时，弹簧A的伸长量为10 cm，弹簧B的伸长量为25 cm，则两根弹簧串接后的总的劲度系数k＝ N/m≈7.1 N/m。 2 3 4 5 1 (3)若在图甲中B弹簧下面悬挂一个重物，发现B弹簧伸长了15 cm，则所挂重物的重为G＝_______N(保留2位有效数字)。 1.5 若在两弹簧下面悬挂一个重物，发现轻弹簧B伸长了Δx＝15 cm＝0.15 m，由平衡条件得所挂重物的重力为G＝kBΔx＝10×0.15 N＝1.5 N。 返回 2 3 4 5 1 谢 谢 观 看 实验二　 探究弹簧弹力与形变量的关系 $