实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系实验3 探究两个互成角度的力的合成规律(课时跟踪检测)-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习学用Word

**基本信息** 聚焦弹簧弹力与力的合成实验，整合高考真题与模拟题，覆盖仪器读数、数据处理及误差分析，适配一轮复习巩固实验能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |实验题|6题|弹簧劲度系数测量（胡克定律、螺旋测微器读数、图像分析）、力的合成规律（等效替代法、平行四边形定则、实验误差）|真实情境（熄火保护装置、传感器应用）；梯度设计（基础操作到创新探究）；真题关联（含重庆高考、新课标卷等真题）|

实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系 实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 1.（1）7.413　（2）184　17.6 解析：（1）根据螺旋测微器的读数法则有 7 mm＋41.3×0.01 mm＝7.413 mm。 （2）当弹力为零时弹簧处于原长，由题图可得原长为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.（1）2.0　25　（2）偏大 解析：（1）图像斜率k0＝＝ cm/个＝－2.0 cm/个，则斜率的绝对值为2.0 cm/个，由胡克定律可得nmg＝k（h0－h），即h＝h0－n，可得－＝k0，将m＝50 g，g＝10 m/s2代入可得k＝25 N/m。 （2）橡皮筋在细线结点上方留有一小段长度，挂上钩码后，结点会沿着橡皮筋向上移动，即结点下方的橡皮筋会变长，除原先就在结点以下的橡皮筋部分会伸长外，增加的这段橡皮筋也将伸长，这会导致整条橡皮筋的伸长量增大，使所测得的h-n图像斜率变小，所以这条橡皮筋劲度系数的测量值偏大。 3.（1）1.90　（2）质量的增加量　52　（3）1.00　300 解析：（1）根据图a可知悬挂的钩码质量分别为200 g和300 g时，橡皮筋底端位置间的距离为1.90 cm。 （2）根据图像可知钩码每增加相同的质量，橡皮筋增加相同的长度，故在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的质量的增加量成正比。设悬挂质量为m1、m2的钩码时，橡皮筋长度的增加量分别为x1、x2，则m1g＝kx1，m2g＝kx2，两式相减得（m2－m1）g＝k（x2－x1），取m1＝200 g＝0.2 kg，m2＝300 g＝0.3 kg，Δx＝x2－x1＝1.90 cm＝1.90×10－2 m，可得k＝＝ N/m≈52 N/m。 （3）根据图b可知F＝1.00 N；设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，对橡皮筋下端点进行受力分析有tan θ＝；从图中可知tan θ≈，结合F＝1.0 N，可得m≈0.3 kg，所以取m＝300 g。 4.（1）A　（2）2.20　（3）F　（4）A 解析：（1）在实验中我们采用的研究方法是等效替代法，故选A； （2）弹簧测力计的精确度为0.1 N，则读数应为2.20 N。 （3）在所画的“F”与“F'”中，F'是根据平行四边形定则作出的合力，也就是理论值，F是实验值，则用一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的力是F。 （4）在竖直面内通过悬挂重物探究共点力的合成规律，因重物所受的重力大小和方向恒定，与它等大反向的力即为两个弹簧测力计拉力的合力，故同一次实验合力大小和方向一定，则O点的位置可以变动，只需要满足悬挂的重物质量M不变即可，故A符合题意，B不符合题意；为了保证效果相同，需要重物受到的合力为零，则需悬挂的重物保持平衡，故C不符合题意。 5.（1）1.98　大小相等，方向相反　（2）有　（3）小于 解析：（1）根据二力平衡可得F＝mg＝202.5×10－3×9.8 N≈1.98 N，若改变细绳OA、OB所成角度多次测量，根据平衡条件可知在实验误差允许范围内，均有F合与F大小相等，方向相反。 （2）实验中，圆盘未竖直安装，由于力传感器仅能测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力不显示，则力传感器测量的是绳子拉力沿圆盘平面的分力，并不是绳子的实际拉力，所以对实验结果有影响。 （3）由平衡条件可知，F1、F2的合力大小等于钩码的重力，若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘圆心的正下方，则角度α1、α2的测量值偏大，即F1、F2的夹角测量值偏大，根据平行四边形得到合力值F合偏小，则F合小于钩码的重力。 6.（1）4.00　（2）Fa＝Fb　（3）BD 解析：（1）弹簧测力计最小刻度为0.1 N，则弹簧测力计的读数为4.00 N。 （2）过O点作一条直线与两次实验记录的轨迹交于a、b两点，实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的方向相同，由于缓慢地移动N，根据平衡条件得Fa、Fb的大小关系为：Fa＝Fb。 （3）两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长，不成正比，故A错误，B正确；两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较小，故C错误；从开始缓慢地移动N，橡皮筋受到的拉力增大，从图中发现两次实验记录的轨迹间距在增大，所以两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验2　探究弹簧弹力与形变量的关系 实验3　探究两个互成角度的力的合成规律 1.（2025·重庆高考11题）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。 （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）。 2.（2026·重庆南川模拟）用图甲所示装置测量一条橡皮筋的劲度系数。将细线下端拴在橡皮筋的上端部位，细线上端固定在铁架台的横梁上，橡皮筋下端固定一个水平的轻质小纸片，橡皮筋自然下垂，桌面上的距离传感器可以测出水平小纸片与传感器上表面的距离h。记录所挂钩码的个数n和对应的h值。已知每个钩码的质量m＝50 g，重力加速度g取10 m/s2。 （1）根据实验记录的数据作出h随钩码个数n的变化关系图线如图乙所示，可得图像斜率的绝对值为　　　　 cm/个，橡皮筋的劲度系数测量值k＝　　　　 N/m（结果均保留2位有效数字）。 （2）为防止橡皮筋从上端细线中脱落，橡皮筋在细线结点上方留有一小段长度（如图丙），这会导致实验对整条橡皮筋劲度系数的测量值　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 3.（2025·新课标卷22题）某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。 （1）将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别为200 g、250 g、…、500 g，平衡时橡皮筋底端在坐标纸上对应的位置如图a中圆点所示（钩码的质量在图中用数字标出）。悬挂的钩码质量分别为200 g和300 g时，橡皮筋底端位置间的距离为　　　　 cm。 （2）根据图a中各点的位置可知，在所测范围内橡皮筋长度的增加量与所挂钩码的　　　　（选填“质量”或“质量的增加量”）成正比，由此可求出橡皮筋的劲度系数为　　　　N/m（保留2位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2）。 （3）悬挂的钩码质量为m时，在橡皮筋底端施以水平向右的力F，平衡时橡皮筋方向如图b中虚线所示，图b中测力计的示数给出了力F的大小，则F＝　　　　N，m＝　　　　 g（选填“200”“300”或“400”）。 4.（2026·湖南长沙期末）关于“探究共点力的合成规律”的实验，请回答下列问题： （1）在实验中我们采用的研究方法是　　　　（填正确选项前字母）。 A.等效替代法 B.理想实验法 C.理想模型法 D.控制变量法 （2）某同学做实验时有一个弹簧测力计的示数如图乙所示，其读数为　　　　N。 （3）某同学完成实验后得到的图形如图丙所示，在所画的“F”与“F'”中，用一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的力是　　　　（选填“F”或“F'”）。 （4）小李同学用如图丁所示的装置来做实验，三根绳套系在同一个节点O处，用弹簧测力计A和B将重物M悬挂起来，实验装置在同一竖直面内。在实验中利用弹簧测力计A和B测出两个拉力FA、FB的大小，FA、FB的方向沿细绳方向；接着只用弹簧测力计B单独测量合力F的大小，不必保证　　　（填正确选项前字母）。 A.O点位置不变 B.悬挂的重物质量M不变 C.悬挂的重物保持平衡 5.（2025·宁夏银川三模）已知力传感器仅能测量沿其中轴线方向作用力的大小，对侧向作用力不显示。某同学用图a所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。先将传感器安装在竖直圆盘上，使其中轴线沿圆盘径向固定，细绳OC竖直悬挂一只钩码，细绳OA、OB分别挂在力传感器1、2的挂钩上，O点为绳的结点，测量前将结点O调整至圆盘圆心处。图b为某次计算机根据测得细绳OA、OB上的拉力F1、F2及作出的力的图示，α1、α2分别为传感器1、2的中轴线与竖直方向的夹角。以F1、F2为邻边作平行四边形得到对角线，记为F合，细绳OC对结点O的拉力记为F（说明：F合与F的大小可由计算机算出）。已知砝码的质量m＝202.5 g，重力加速度大小g＝9.8 m/s2。 （1）根据实验数据可计算出F＝　　　　N（结果保留3位有效数字）。若改变细绳OA、OB所成角度多次测量，在实验误差允许范围内，均有F合与F　　　　，则说明力的合成遵循平行四边形定则； （2）实验中，圆盘未竖直安装，对实验结果　　　（选填“有”或“无”）影响； （3）若在实验过程中将细绳的结点调节至圆盘圆心的正下方，则F合　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）钩码的重力。 6.某同学通过实验验证力的平行四边形定则，仔细分析实验后，该同学怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果。他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响。实验装置如图乙所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于O点，下端N挂一重物。用与白纸平行的水平力缓慢地移动N，在白纸上记录下N的轨迹。重复上述过程，再次记录下N的轨迹。 （1）图甲弹簧测力计的读数为　　　　N。 （2）两次实验记录的轨迹如图丙所示。过O点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力Fa、Fb的大小关系为　　　　。 （3）根据实验，可以得出的实验结果有　　　　。（填正确选项前的字母） A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比 B.两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长 C.两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大 D.两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $