第2章 第6讲 探究弹簧弹力与形变量的关系(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

**基本信息** 聚焦胡克定律实验探究，通过基础操作、进阶探究、创新应用三级训练，系统培养实验操作规范、数据处理能力及科学探究素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础操作|1题|静止状态读数、图像法处理数据|从实验操作规范（刻度尺竖直）到胡克定律（F=kx）的直接应用| |进阶探究|1题|控制变量法、图像斜率求劲度系数|通过弹簧截断实验，推导劲度系数与长度关系，深化对胡克定律的理解| |创新应用|1题|传感器数据采集、实验步骤排序|结合现代实验技术，强化科学探究中的问题设计与证据分析能力|

[课时跟踪检测] 1.(6分)利用如图所示装置做“研究弹力与弹簧伸长量关系”的实验,所用的钩码都相同。 (1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持__________状态。(2分)  (2)下列操作正确的是__________。(2分)  A.实验前,应该先把弹簧水平放置在桌面上测量其长度 B.用直尺测得弹簧的长度作为弹簧的伸长量 C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读取刻度尺的示数 D.逐一增挂钩码,记下每增加一个钩码后指针所指的刻度尺刻度和对应的钩码总重量 (3)某同学采用正确的方法操作后,用图像法处理数据时,把弹簧的伸长量x作为横坐标,弹力F作为纵坐标,然后描点作图,则作出的图像应为__________。(2分)  解析:(1)在安装刻度尺时,必须使刻度尺保持竖直状态。 (2)实验前,应该先把弹簧竖直悬挂后测量其长度,故A错误;用直尺测得弹簧的长度不是弹簧的伸长量,而是原长和伸长量之和,故B错误;用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要在钩码处于静止状态时读取刻度尺的示数,故C正确;为防止超过弹性限度,应逐一增挂钩码,记下每增加一个钩码后指针所指的刻度尺刻度和对应的钩码总重量,故D正确。 (3)根据F=kx,作出的图像应为一条过原点的直线。故选A。 答案:(1)竖直　(2)CD　(3)A 2.(6分)一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数是否与被截断前相同?为了弄清楚这个问题,物理兴趣小组的同学们设计了这样一个实验:如图1所示,将弹簧的一端固定在水平桌面O点处的挡板上,在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针a和b,弹簧处于原长状态。然后用细线拴住弹簧右端并绕过光滑定滑轮,细线另一端拴有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺,使毫米刻度尺零刻度线与O点对齐。(已知每个钩码的重力均为0.1 N) Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度,然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个……钩码,同时记录每次b指针所指的刻度xb,并计算出其长度的变化量Δxb。 Ⅱ.在弹簧处于原长状态下,在a处将弹簧截成相同的两段后,以a端作为弹簧的最右端重复上述实验步骤,记录每次a指针所指的刻度xa,并计算出其长度的变化量Δxa。 (1)以钩码重力为纵坐标,Δx为横坐标建立如图2所示的坐标系,并根据实验所得数据,作出了如图2所示的两条图线。 (2)根据图像可知,Oa段弹簧的劲度系数k1=__________ N/m,Ob段弹簧的劲度系数k2=__________ N/m。(结果保留1位小数)(4分)  (3)由本实验可知,一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将__________。(选填“增大”“减小”或“不变”)(2分)  解析:(2)根据胡克定律F=k·Δx 可得Oa段弹簧的劲度系数k1== N/m=10.0 N/m Ob段弹簧的劲度系数k2== N/m=5.0 N/m。 (3)由以上分析可知,一根弹簧被截成相等的两段后,每段的劲度系数与没截断前相比将增大。 答案:(2)10.0　5.0　(3)增大 3.(11分)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中,某实验小组利用带有多种传感器的小车设计了如图甲所示的实验,位移传感器可以测量小车的位移。 (1)实验小组进行了如下的实验步骤,正确的顺序是__________。(2分)  A.按图安装实验器材,弹簧分别与小车和螺栓连接,调整右侧螺栓,让弹簧两端在同一高度 B.移动小车,当弹簧刚好处于水平原长时,给小车上的力传感器、位移传感器置零 C.根据力传感器及位移传感器的示数画F⁃x图像 D.继续向左移动小车的过程中,计算机记录多组力传感器的示数F及位移传感器的示数x (2)根据表格中的数据,在图乙中描点作出F⁃x图像,并根据图像求出弹簧的劲度系数为__________ N/m(结果保留两位有效数字)。(4分)  点次 1 2 3 4 5 6 弹力大小F/N 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 小车位移x/cm 0 0.49 1.01 1.51 1.99 2.49 (3)根据(2)中图像可得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系是______________________________。(3分)  (4)用小车往左拉弹簧,发现力传感器的示数与位移传感器的示数形成如图丙所示的图像,可能的原因是__________。(多选)(2分)  A.弹簧的劲度系数先变小后变大 B.弹簧的劲度系数先变大后变小 C.弹簧的劲度系数变小的原因是弹簧刚超过弹性限度时,弹簧产生形变后不能完全恢复原状 D.弹簧的劲度系数变大的原因是弹簧超过弹性限度太大时,弹簧相当于金属丝,很难继续被拉伸 解析:(1)实验步骤为:按图安装实验器材,弹簧分别与小车和螺栓连接,调整右侧螺栓,让弹簧两端在同一高度;移动小车,当弹簧刚好处于水平原长时,给小车上的力传感器、位移传感器置零;继续向左移动小车的过程中,计算机记录多组力传感器的示数F及位移传感器的示数x;根据力传感器及位移传感器的示数画F⁃x图像。正确的顺序是ABDC。 (2)F⁃x图像如图所示, 弹簧的劲度系数为k= N/m≈20 N/m。 (3)根据(2)中图像可得出弹簧弹力与弹簧形变量的关系是:在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比。 (4)F⁃x图像某点与坐标原点连线的斜率表示弹簧的劲度系数,题图丙图像的斜率先变小后变大,表明弹簧的劲度系数先变小后变大,A正确,B错误;弹簧的劲度系数变小的原因是弹簧刚超过弹性限度时,弹簧产生形变后不能完全恢复原状,C正确;弹簧的劲度系数变大的原因是弹簧超过弹性限度太大时,弹簧相当于金属丝,很难继续被拉伸,D正确。 答案:(1)ABDC　(2)见解析图　20　(3)在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比　(4)ACD 17 / 71 $