第3章 1 重力与弹力 第2课时 实验 探究弹簧弹力与形变量的关系、胡克定律(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册配套课件（人教版）

该高中物理课件聚焦弹簧弹力与形变量关系及胡克定律，通过实验操作导入，以实验器材、步骤、数据处理及例题为支架，衔接实验探究到定律理解的知识脉络。 其亮点在于实验探究环节完整，结合科学探究（如描点作图分析数据）和科学思维（图像斜率理解劲度系数），例题与习题梯度设计，助力学生建立物理观念，提升实验与应用能力，为教师提供系统教学资源。

1 重力与弹力 1 第2课时 实验:探究弹簧弹力与形变量的 关系、胡克定律 2 学习任务一 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 学习任务二 对胡克定律的理解 随堂巩固 ◆ 课后习题 ◆ 新课探究 3 学习任务一 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 【实验器材】 弹簧、刻度尺、钩码、铁架台、坐标纸. 学习任务一 4 【实验原理】 1.如图所示,在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长,平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩 码受到的重力大小相等，弹簧的原长与挂上钩码后弹簧的长度可以用刻度尺测 出,其伸长量 可以用弹簧的长度减去弹簧的原长求得. 2.建立直角坐标系,以纵坐标表示弹力的大小,以横坐标表示弹簧的伸长量 ,在 坐标系中描出实验所测得的各组 对应的点,用平滑曲线 连接起来,根据实验所得的图像,就可探究弹力大小与弹簧形 变量之间的关系. 学习任务一 5 【实验步骤】 1.将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧的长度 作为原长. 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 . 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、、、 学习任务一 6 4.计算出每次弹簧的伸长量(______)和弹簧受到的拉力 ，并将数 据填入表格. 1 2 3 4 5 6 7 0 0 学习任务一 7 【数据处理】 1.建立直角坐标系，以为纵轴， 为横轴，根据测量数据用描点法作图.连接各 点得到弹簧弹力随伸长量 变化的图线，如图所示. 2.得出弹簧弹力与伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义. 学习任务一 8 例1 [2026·安徽阜阳高一期中] 某实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量之间 的关系”实验. 学习任务一 9 (1) 该实验小组采用如图甲所示的装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在 小盘中增添砝码，记录对应的弹簧弹力，根据实验数据作出的小盘中砝码的重 力与弹簧伸长量的关系图像如图乙所示.已知重力加速度取 ，利用图 乙中图线，可求得该弹簧的劲度系数为____，小盘的质量为_____ . (计算结果均保留2位有效数字) 50 0.20 学习任务一 10 [解析] 该弹簧的劲度系数为 ；由题图乙可 知，不放砝码时，有 ，小盘的质量为 . 学习任务一 11 (2) 某同学选了、 两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图 丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧___ (选填“”或“ ”). 学习任务一 12 [解析] 因图像的斜率的倒数等于弹簧的劲度系数，可知 的劲度系数较小， 则为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧 . 学习任务一 13 【注意事项】 1.实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，避免超出弹簧的弹性限度. 2.测量长度时，应注意区别弹簧原长、实际长度及伸长量 ，明确三者之间的 关系. 3.记录数据时要注意弹力与伸长量的对应关系及单位. 4.描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，少数不在线上的点均匀分布 在线的两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线. 5.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响. 学习任务一 14 学习任务二 对胡克定律的理解 ［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空. (1) 胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力 的大小跟弹簧 _____________________成正比，即 ____. (2) 劲度系数 单位是__________，符号是______，是表示弹簧“软”“硬”程度 的物理量. 伸长(或缩短)的长度 牛顿每米 学习任务二 15 例2 关于胡克定律，下列说法不正确的是( ) A.由可知，在弹性限度内弹力的大小与弹簧形变量 的大小成正比 B.由可知，劲度系数与弹力成正比，与弹簧的形变量 成反比 C.弹簧的劲度系数是由弹簧本身的性质决定的，与弹力和弹簧形变量 无关 D.弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值 [解析] 在弹性限度内，弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律 ，A正确；弹 簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定，与弹力及形变量 无关，B错误，C正确； 由胡克定律得，则可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值与 的 数值相等，D正确. √ 学习任务二 16 例3 (多选)如图所示，拉力器并列装有5根相同的轻弹簧，一成年人使用该拉力 器时，双臂左右伸直时对拉力器施加的拉力为，每根弹簧长度为 ； 另一青少年，力量较小，使用该拉力器时，卸下2根弹簧，双臂左右伸直时对拉 力器施加的拉力为，每根弹簧长度为 .下列说法正确的是( ) A.弹簧的劲度系数为 B.弹簧的劲度系数为 C.每根弹簧的原长为 D.每根弹簧的原长为 √ √ 学习任务二 17 [解析] 设弹簧原长为，弹簧的劲度系数为 .由于五根弹簧并联，每根弹簧受 到的拉力相等，拉力之和等于，则每根弹簧产生的弹力均为 ,则 有 .三根弹簧并联，每根弹簧受到的拉力相等，拉力之和等 于，则每根弹簧产生的弹力均为,则有 ,解得 ， ,故选A、D. 学习任务二 18 【要点总结】 在弹性限度内，弹簧的弹力<m></m>，<m></m>与<m></m>成正比例关系，但<m></m>中， <m></m>与<m></m>只是成线性关系，不是成正比例关系. 学习任务二 19 1.(胡克定律)[2025·辽宁沈阳一中高一月考] 如图所示，某单弹簧减震器水平放 置，初始时弹簧处于原长状态，对减震器两端同时施加大小为 的水平压力时， 减震器的长度为；对减震器两端同时施加大小为 的水平拉力时，减震器的 长度为 .若忽略所有摩擦，则该减震器中弹簧的原长为( ) A. B. C. D. [解析] 根据题意，压缩时有，伸长时 有 ，联立 解得 ,故选B. √ 随 堂 巩 固 20 2.(实验探究)某同学用如图甲所示装置探究弹簧弹力与形变量的关系. 随 堂 巩 固 21 (1) 下列主要操作步骤的正确顺序是________； A.写出与 的关系式 B.记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度 CBEDA 随 堂 巩 固 22 C.将铁架台固定在水平桌面上，弹簧上端系在横杆上，在弹簧附近竖直固定刻 度尺 D.计算弹簧弹力(为重力加速度)，以为横轴、 为纵轴建立直角坐标 系，用描点法作出 图像 E.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、个质量均为 的钩码，当钩码静止 时，记下弹簧下端所对应的刻度 ，并记录在表格内 随 堂 巩 固 [解析] 应先组装器材，测量弹簧原长，再进行实验，进行数据分析，则正确排 序为 . 随 堂 巩 固 24 (2) 某次测量如图乙所示(刻度尺的分度值为)，指针示数为______ ； 17.90 [解析] 刻度尺分度值为，读数为 . 随 堂 巩 固 25 (3) 根据实验记录，作出图像，如图丙所示，则弹簧的劲度系数 _____ (结果保留3位有效数字)； 13.2 随 堂 巩 固 26 [解析] 根据胡克定律，可知 . 随 堂 巩 固 27 (4) 若以钩码个数为横轴、弹簧下端对应刻度 为纵轴建立直角坐标系，拟合 直线.测得直线斜率为，则弹簧劲度系数的表达式为 ____(用已知量和测量 量的符号表示). 随 堂 巩 固 28 [解析] 根据共点力平衡条件有，解得 ，则有 ，整理得 . 随 堂 巩 固 29 课后习题 30 知识点一 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系 1.(多选)一个实验小组在“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实 验中，使用两根不同的弹簧和 ，得到弹力与弹簧长度的关 系图像如图所示.下列表述正确的是( ) A.的原长比的长 B.的劲度系数比 的小 C.的劲度系数比 的大 D.测得的弹力与弹簧的长度成正比 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 [解析] 图像中横轴截距表示弹簧的原长，所以的原长比 的长，故A正确；图 像的斜率表示弹簧的劲度系数，所以的劲度系数比 的小，故B正确，C错误； 弹簧的弹力满足胡克定律，测得的弹簧弹力与形变量成正比，故D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 32 2.[2026·山东烟台高一期中] 某物理兴趣小组用如图甲所示的装置来探究弹簧弹 力和弹簧长度 的关系.实验时，先把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧悬 点与标尺零刻度对齐.然后在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩 码的质量和弹簧下端指针的刻度位置，最后利用所得数据做出弹簧指针所指的 标尺刻度值与所挂钩码质量 的关系图像如图丙所示，实验中弹簧始终未超过 弹簧的弹性限度，重力加速度取 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 33 (1) 某次弹簧指针在刻度尺上对应的位置如图乙所示，其读数为______ ； 14.00 [解析] 刻度尺的分度值为，要估读一位，故读数为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 34 (2) 由图像丙可知，弹簧自由下垂时的长度为____ ，求得该弹簧的劲度系数 为_____ (保留3位有效数字). 10 125 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 35 [解析] 弹簧弹力与长度的对应关系， ，联立可得 ，图像的纵截距为弹簧原长，结合图像可得 ；图像的斜 率 ，解得 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 36 (3) 实验时，由于弹簧悬点未与标尺零刻度对齐，使得劲度系数的测量值与真 实值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 不变 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 37 [解析] 劲度系数是通过图像的斜率得到的，弹簧悬点未与标尺零刻度对齐，影 响不到斜率，所以对测量结果没有影响. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 38 知识点二 对胡克定律的理解 3.如图所示，一根弹簧的自由端 在未悬挂重物时指针正对刻 度5，在弹性限度内，当挂上重 的重物时指针正对刻度45， 若要指针正对刻度30，则所挂重物的重力是( ) A. B. C. D.因 值未知，无法计算 [解析] 根据胡克定律得， ， ，则，代入数据，解得 ， 选项B正确. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 39 4.将两根轻质弹簧上端挂在铁架台上，甲下端挂一个钩码，乙下端挂两个同样 的钩码，静止时乙的伸长量是甲的伸长量的1.5倍，则甲、乙两弹簧的劲度系数 之比为( ) A. B. C. D. [解析] 设每个钩码的质量为 ，对甲下面的钩码，根据受力平衡和胡克定律可 得，对乙下面的钩码，根据受力平衡和胡克定律可得 ， 且，解得 ，故选A. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 40 5.如图所示，轻弹簧两端各受的拉力作用，弹簧平衡时伸长了 (在弹性限度内)，下列说法中正确的是( ) A.弹簧所受的合力为 B.该弹簧的劲度系数 C.该弹簧的劲度系数 D.根据公式，弹簧的劲度系数会随弹簧弹力 的增大而增大 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 41 [解析] 轻弹簧的两端各受 的拉力作用，弹簧所受的合力为零，A错误；根 据胡克定律得，解得弹簧的劲度系数 ，B错误，C正确； 弹簧的劲度系数 由弹簧自身的材料、弹簧丝粗细、弹簧管径等因素决定，与弹 簧弹力 的大小无关，D错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 42 6.[2026·北京西城区高一期中] 某拉力器并列装有四根相同的轻弹簧，每根弹簧 的原长都是.小刚用的力把它们拉长至 (未超过弹簧的弹性限度)， 则( ) A.小刚的每只手受到拉力器的拉力为 B.每根弹簧产生的弹力为 C.将拉力器拉长至所需拉力为 D.每根弹簧的劲度系数为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 43 [解析] 由题意可知，小刚的每只手受到拉力器的拉力为 ，A错误；四根弹 簧的弹力为，可知每根弹簧产生的弹力为 ，B错误；每根弹簧的劲 度系数为，D正确；将拉力器拉长至 所 需拉力为 ，C错误. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 44 7.[2025·江苏金陵中学高一月考] 如图所示为一轻质弹簧的弹力和长度 的关系 图线，则下列判断错误的是( ) A.弹簧的原长为 B.弹簧伸长时弹簧弹力大小为 C.弹簧的劲度系数为 D.弹簧压缩时弹簧弹力大小为 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 45 [解析] 弹簧弹力为零时的长度为原长，由题图可知原长为 ，弹簧压缩 (即长度为)时弹簧弹力大小为 ，故A、D正确；弹簧的劲度系数为 ，弹簧伸长 时弹力大小为 ，故B错误，C正确. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 46 8.如图所示，轻弹簧的劲度系数为，小球的质量为 ， 平衡时小球在位置.今用力将小球向下压 至新的平衡 位置，则此时弹簧的弹力大小为(重力加速度为 ) ( ) A. B. C. D. [解析] 当小球处于平衡位置时，设弹簧的形变量为 ，由受力平衡可得 ，小球向下压至位置时，弹簧形变量为 ，由胡克定律得 ，故选B. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 47 9.[2026·湖南南雅中学高一月考] 一个长度为 的轻弹簧，将其上端固定，下端 挂一个质量为的小球时，弹簧的总长度变为 .现将两个这样的弹簧如图示方 式连接，、两小球的质量均为，则两小球平衡时，、两小球距悬点 的 距离分别为(不考虑小球的大小，且弹簧都在弹性限度范围内)( ) A. B. C. D. √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 48 [解析] 当挂一个小球时，根据胡克定律有 ，当挂两个小球时， 对上面弹簧有，可得，则球距悬点 的距离为 ，对下面弹簧有，可得，故球距悬点 的距离为 ，故选B. 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 49 10.(10分)一同学在实验室尝试修复一个坏的量程为 的弹簧测力计，在 更换了内部的弹簧后，该同学进行了如下测试：不挂重物时，示数为 ；挂 的重物时，示数为 (弹簧仍在弹性限度内). (1) (4分)当示数为 时，所挂重物所受的重力是多大？ [答案] [解析] 不挂重物时弹簧测力计示数为，重力为 时弹簧测力计示数为 ，则每示数对应的拉力 当示数为时，所挂重物的重力 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 50 (2) (6分)当所挂重物重力为 时，示数是多少？ [答案] [解析] 当所挂重物的重力为时，示数 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 51 11.(16分)[2025·山东青岛二中高一月考] 如图甲所示，物 体放在水平地面上，弹簧1的两端与物体和物体 相连， 弹簧2的一端与物体 相连，另一端与绳子相连，绳子绕 过定滑轮另一端与物体相连，三个物体、、 的质量 分别是、、 ，弹簧1 和弹簧2完全相同，弹簧的弹力与弹簧总长度 的关系如图乙所示.现用竖直向 下的力缓慢拉动物体，直到物体 刚要离开地面.不计弹簧与绳子的重力和一切 摩擦，重力加速度大小取 .求： 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 52 (1) (6分)未拉动物体 之前弹簧1的形变量和弹簧2的形变量； [答案] ; [解析] 由图乙可知，弹簧的原长为 ，弹簧的劲度系数为 初始时，弹簧2处于伸长状态，对 有 因为,所以弹簧1给物体 的弹力向上， 即弹簧1处于压缩状态 对有 联立解得 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 53 (2) (10分)物体刚要离地时，物体 向下移动的距离. [答案] 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 54 [解析] 物体刚要离地时，对 有 所以 弹簧1处于伸长状态，对 有 解得 所以物体 向下移动的距离为 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 55 $