第2章 实验2 探究弹簧弹力与形变量的关系(练习Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮课时作业

**基本信息** 聚焦弹簧弹力实验的测量规范、图像数据处理及误差分析，通过高考真题与基础题型构建“概念测量-原理应用-误差评估”的逻辑体系，渗透科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|1题|刻度尺估读规范（需估读到分度值后一位）|从弹簧原长概念出发，建立形变量测量基础| |图像分析|2题|图像斜率/截距物理意义转化（k=ρg/斜率，m=k·截距/g）|胡克定律F=kx的公式推导与图像表征的关联| |误差与操作|1题|弹性限度判断（偏离线性关系）与实验条件控制（水平放置避免重力影响）|实验误差来源分析与操作优化的科学论证|

课时冲关11　实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 学生用书　P355　 1．(2025·四川卷，11)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： 　 图1　　　　　　　　　　　图2 图3 (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. (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)． (5)图3中直线的截距为0.0056 m，可得所用小桶质量为________kg(结果保留2位有效数字)． 解析：(1)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13.14 cm， (4)由胡克定律可知mg＋ρVg＝kx， 化简可得x＝V＋， 由图像可知＝200 m－2， 代入数据解得该弹簧劲度系数为k＝49 N/m， (5)由图可知＝0.0056 m， 代入数据可得所用小桶质量为m＝0.028 kg. 答案：(1)13.14或13.15　(4)49　(5)0.028 2．(2023·浙江6月选考)如图所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系．在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度xA、xB的数据如表. 钩码个数 0 1 2 … xA/cm 7.75 8.53 9.30 … xB/cm 16.45 18.52 20.60 … 钩码个数为1时，弹簧A的伸长量ΔxA＝______cm，弹簧B的伸长量ΔxB＝________cm，两根弹簧弹性势能的增加量ΔEp________mg(ΔxA＋ΔxB)(选填“＝”“＜”或“＞”)． 解析：钩码个数为1时，弹簧A的伸长量ΔxA＝8.53 cm－7.75 cm＝0.78 cm， 弹簧B的伸长量ΔxB＝18.52 cm－16.45 cm－0.78 cm＝1.29 cm， 根据系统机械能守恒定律可知两根弹簧的重力势能减少量和钩码减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能，故ΔEp＞mg(ΔxA＋ΔxB)． 答案：0.78　1.29　＞ 3．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，弹簧所受的水平拉力等于所挂钩码的重力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在轻绳的下端，测出每次弹簧相应的长度．小明同学通过实验测出了6组数据，并在图乙的坐标系中描点． (1)连接图乙中各点，由图线可得出该弹簧的原长为________ cm，劲度系数为________N/m. (2)小明同学的测量、记录及描点都规范正确，但图乙中的一个描点(18 cm,2.0 N)位置明显有偏差，请你指出是什么原因造成的：______________________________________________ (3)将弹簧水平放置与竖直放置做实验相比较，请你指出水平放置做实验的优缺点(只要各指出一条便可)．优点：__________________；缺点：__________________. 解析： (1)作出FL图像如图所示，弹簧弹力F＝0时，对应的弹簧长度为弹簧的原长，可知，图像的横轴截距为该弹簧的原长，即弹簧原长L0＝5×10－2m＝5 cm，图像直线部分的斜率为该弹簧的劲度系数，即劲度系数k＝ N/m＝20 N/m. (2)在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力和弹簧长度成线性关系，图线为直线，由题意可知，造成偏差的原因是弹簧的形变超出了弹簧的弹性限度． (3)水平放置做实验的优点：可避免弹簧自身所受重力对实验的影响．缺点：弹簧与接触面及轻绳与滑轮间存在摩擦会产生误差． 答案：(1)5　20　(2)弹簧的形变超出了弹簧的弹性限度　(3)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $