第10课时 实验二_探究弹簧弹力与形变量的关系-（Word试题版）【创新大课堂】2027年高三物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦“探究弹簧弹力与形变量的关系”“探究两个互成角度的力的合成规律”两大力学实验，整合实验原理、步骤、数据处理及2025-2026年高考真题，强化实验操作与科学探究能力，适配一轮复习。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |填空/选择/实验题|约6题/30分|胡克定律、平行四边形定则、实验器材、数据处理（图像分析、误差控制）|结合真题情境（如熄火保护装置、质量测量装置），注重实验细节（弹性限度、数据记录），突出科学思维与探究能力|

第10课时实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律 考点一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 1. 在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中： （1）如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小______。 （2）用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小，以横坐标表示弹簧的______，在坐标系中描出实验所测得的各组对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可得出弹力大小与形变量间的关系。 2. 在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中所需的实验器材有： 铁架台、______、刻度尺、______、坐标纸等。 3．实验步骤 （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，即原长。 （2）如图所示，在弹簧下端挂质量为的钩码，测出此时弹簧的长度，记录和，得出弹簧的伸长量，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、、、和相应的弹簧长度、、，并得出每次弹簧的伸长量、、、。 钩码个数 长度 伸长量 钩码质量 弹力 0 1 2 3 … … … … … 4．数据处理 （1）以弹力（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，用描点法作图。用平滑的曲线（包括直线）连接各点，得出弹力随弹簧伸长量变化的图线。 （2）以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式。首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。 （3）得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。 5．注意事项 （1）不要超过弹簧的弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。 （2）尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 （3）观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。 （4）统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 （2026・安徽黄山高三期末） 3. 某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图甲所示的实验装置。 （1）在实验中，以下说法正确的是_________。（填正确答案标号） A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 （2）如图乙所示，是探究某根弹簧的伸长量x与所受拉力F之间的关系图，由图可知，弹簧的劲度系数是_________。 （3）该同学用此弹簧制作成一把弹簧秤，丙图所示为某次测力时的弹簧秤示意图，指针位置表示力的大小为_________N。 （2025・重庆卷） 4. 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）。 考点二　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1．实验原理 如图所示，分别用一个力、互成角度的两个力、，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，即伸长量相同，根据合力的定义，为和的合力，作出力及的图示，分析、和的关系。 2．实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计（两个），橡皮条，小圆环，细绳套（两个），三角板，刻度尺，图钉（若干），铅笔。 3．实验步骤 （1）装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为。 （2）两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于点，橡皮条伸长的长度为。用铅笔描下点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数、。 （3）一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数。 （4）重复实验：改变拉力和的大小和方向，重复做几次实验。 4．数据处理 （1）用铅笔和刻度尺从点沿两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出、和的图示。 （2）以和为邻边用刻度尺作平行四边形，过点画平行四边形的对角线，此对角线代表的力记为，如图丁。 （3）分析多次实验得到的多组数据，比较与在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则。 5．注意事项 （1）弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用。 （2）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时小圆环的位置一定要相同。 （3）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以之间为宜。 （4）尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。 （5）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 [例3]（2026・黑龙江牡丹江市开学考） 5. 有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题： （1）改变钩码个数，实验可能完成的是________（填正确答案标号）。 A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝5 B.钩码个数N1＝N3＝3，N2＝4 C.钩码的个数N1＝N2＝N3＝4 D.钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5 （2）在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是________（填选项前字母）。 A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向 B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度 C.用量角器量出三段绳子之间的夹角 D.用天平测出钩码的质量 （3）在作图时，你认为________（填“甲”或“乙”）是正确的。 [例4]（2025・黑吉辽蒙卷） 6. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图（a），细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出关系图线，如图（b）所示。 回答下列问题： （1）将一芒果放入此空杯，按上述操作测得，由图（b）可知，该芒果的质量_________g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与相比_________（填“偏大”或“偏小”）。 （2）另一组同学利用同样方法得到图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是_________。 A. 水杯质量过小 B. 绳套长度过大 C. 橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 （3）写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施_________。 第10课时实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系 实验三：探究两个互成角度的力的合成规律 考点一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 【1题答案】 【答案】（1）相等 （2）伸长量 【解析】 【小问1详解】 钩码平衡时，钩码重力和弹簧弹力构成一对平衡力，它们大小相等。 【小问2详解】 由胡克定律得，其中x为弹簧的形变量；在数据处理时，以纵坐标表示弹力大小，以横坐标表示弹簧的形变量，在坐标系中描出实验所测得的各组对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可得出弹力大小与形变量间的关系。 【2题答案】 【答案】 ①. 弹簧 ②. 钩码若干 【解析】 【详解】[1][2]本实验是探究弹簧弹力与形变量的关系，故需要弹簧作为研究对象；需要利用钩码的重力来提供弹力，并通过改变钩码数量来改变弹力大小，故需要若干钩码。 3．实验步骤 （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，即原长。 （2）如图所示，在弹簧下端挂质量为的钩码，测出此时弹簧的长度，记录和，得出弹簧的伸长量，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、、、和相应的弹簧长度、、，并得出每次弹簧的伸长量、、、。 钩码个数 长度 伸长量 钩码质量 弹力 0 1 2 3 … … … … … 4．数据处理 （1）以弹力（大小等于所挂钩码的重力）为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，用描点法作图。用平滑的曲线（包括直线）连接各点，得出弹力随弹簧伸长量变化的图线。 （2）以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式。首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数。 （3）得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义。 5．注意事项 （1）不要超过弹簧的弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。 （2）尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 （3）观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。 （4）统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 （2026・安徽黄山高三期末） 【3题答案】 【答案】 ①. AB##BA ②. 300 ③. 1.73##1.74##1.75##1.76##1.77 【解析】 【详解】（1）[1]A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确； B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读数，故B正确； C．弹簧的长度不等于弹簧的伸长量，伸长量等于弹簧的长度减去原长，故C错误； D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出弹力与形变量成正比，故D错误。 故选AB。 （2）[2]根据胡克定律 可知图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为 （3）[3]弹簧测力计的最小分度值为0.1N，指针在1.7与1.8之间，故读数为1.75N。 （2025・重庆卷） 【4题答案】 【答案】（1）7.415 （2） ①. 184 ②. 17.6 【解析】 【小问1详解】 根据螺旋测微器的读数法则有7mm＋41.5 × 0.01mm = 7.415mm 【小问2详解】 [2]当弹力为零时弹簧处于原长为17.6mm [1]将题图反向延长与纵坐标的交点为2.50N，则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为 考点二　实验：探究两个互成角度的力的合成规律 1．实验原理 如图所示，分别用一个力、互成角度的两个力、，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点，即伸长量相同，根据合力的定义，为和的合力，作出力及的图示，分析、和的关系。 2．实验器材 方木板，白纸，弹簧测力计（两个），橡皮条，小圆环，细绳套（两个），三角板，刻度尺，图钉（若干），铅笔。 3．实验步骤 （1）装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为。 （2）两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于点，橡皮条伸长的长度为。用铅笔描下点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数、。 （3）一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数。 （4）重复实验：改变拉力和的大小和方向，重复做几次实验。 4．数据处理 （1）用铅笔和刻度尺从点沿两细绳套的方向画直线，按选定的标度作出、和的图示。 （2）以和为邻边用刻度尺作平行四边形，过点画平行四边形的对角线，此对角线代表的力记为，如图丁。 （3）分析多次实验得到的多组数据，比较与在误差允许的范围内是否完全重合，从而总结出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则。 5．注意事项 （1）弹簧相同：使用弹簧测力计前，要先观察指针是否指在零刻度处，若指针不在零刻度处，要设法调整指针，使它指在零刻度处，再将两个弹簧测力计的挂钩钩在一起，向相反方向拉，两个测力计的示数相同方可使用。 （2）位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时小圆环的位置一定要相同。 （3）角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以之间为宜。 （4）尽量减少误差：在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些；细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。 （5）统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 [例3]（2026・黑龙江牡丹江市开学考） 【5题答案】 【答案】 ①. BCD ②. A ③. 甲 【解析】 【详解】（1）[1]实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|≤F3≤F1＋F2（等号在反向或同向时取得），因此BCD三项都是可以的。 （2）[2]在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向。 （3）[3]F3的方向一定竖直向下，由于测量误差F1和F2的合力方向可能偏离竖直方向，所以甲是正确的。 [例4]（2025・黑吉辽蒙卷） 【6题答案】 【答案】（1） ①. 106 ②. 偏大 （2）C （3）减小细线与竖直方向的夹角 【解析】 【小问1详解】 [1]操作测得，由图（b）的图像坐标可知，该芒果的质量为106g； [2]若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与相比偏大。 【小问2详解】 另一组同学利用同样方法得到的图像在后半部分弯曲，可能是所测物体的质量过大，导致橡皮筋所受的弹力过大超过了弹簧的弹性限度，从而使橡皮筋弹力与其伸长量不成正比。 故选C。 【小问3详解】 根据共点力平衡条件可知，当减小绳子与竖直方向的夹角时，相同的物体质量对应橡皮筋的拉力较小，故相同的橡皮筋，可减小细线与竖直方向的夹角可增大质量测量范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $