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(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册学生用书（人教版）

本高中物理讲义聚焦“实验：探究弹簧弹力与形变量的关系”及胡克定律核心知识点，通过实验器材准备、原理分析、步骤操作、数据处理的学习支架，衔接弹力概念与胡克定律应用，系统构建弹簧弹力与形变量关系的认知脉络。 资料以科学探究为核心，实验步骤规范（如原长测量、多组数据记录），数据处理强调图像法（描点作图分析F-x关系），结合例题（如劲度系数计算、图像斜率意义）培养科学思维与物理观念。课中辅助教师引导学生实操与分析，课后助力学生通过练习巩固规律，弥补理解盲点。

第2课时　实验:探究弹簧弹力与形变量的关系、胡克定律 [实验步骤]　 4.l-l0 例1　(1)50　0.20　(2)A [解析] (1)该弹簧的劲度系数为k== N/m=50 N/m;由题图乙可知,不放砝码时,有m0g=kx0,小盘的质量为m0== kg=0.20 kg. (2)因x⁃F图像的斜率的倒数等于弹簧的劲度系数,可知A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A. [教材链接] (1)伸长(或缩短)的长度x　kx (2)牛顿每米　N/m 例2　B　[解析] 在弹性限度内,弹簧的弹力与形变量遵守胡克定律F=kx,A正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身的性质决定,与弹力F及形变量x无关,B错误,C正确;由胡克定律得k=,则可理解为弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的数值与k的数值相等,D正确. 例3　AD　[解析] 设弹簧原长为l0,弹簧的劲度系数为k.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550 N,则每根弹簧产生的弹力均为F1=110 N,则有F1=kx1=k.三根弹簧并联,每根弹簧受到的拉力相等,拉力之和等于270 N,则每根弹簧产生的弹力均为F2=90 N,则有F2=kx2=k,解得k=100 N/m,l0=50 cm,故选A、D. 随堂巩固 1.B　[解析] 根据题意,压缩时有F1=k,伸长时 有F2=k,联立解得L0=,故选B. 2.(1)CBEDA　(2)17.90　(3)13.2　(4) [解析] (1)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CBEDA. (2)刻度尺分度值为1 mm,读数为17.90 cm. (3)根据胡克定律F=kΔx,可知k== N/m≈13.2 N/m. (4)根据共点力平衡条件有nmg=k,解得L=n+L',则有=k',整理得k=. 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2课时　实验:探究弹簧弹力与形变量的关系、胡克定律 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. 【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x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F,以横坐标表示弹簧的伸长量x,在坐标系中描出实验所测得的各组(x,F)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. 【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l0作为原长. 2.如图所示,在弹簧下端挂质量为m1的钩码,测出此时弹簧的 长度l1,记录m1和l1. 3.改变所挂钩码的质量m,测出对应的弹簧长度l,记录m2、m3、m4、m5…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5… 4.计算出每次弹簧的伸长量x(x=　　　　)和弹簧受到的拉力F(F=mg),并将数据填入表格.  1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 l/cm x/cm 0 【数据处理】 1.建立直角坐标系,以F为纵轴,x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F随伸长量x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. 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. (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x的关系图像如图乙所示.已知重力加速度g取10 m/s2,利用图乙中图线,可求得该弹簧的劲度系数为　　　　 N/m,小盘的质量为　　　　 kg.(计算结果均保留2位有效数字)  (2)某同学选了A、B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“A”或“B”).  【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l0、实际长度l及伸长量x,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F的大小跟弹簧　　　　　　　　成正比,即F=　　　　.  (2)劲度系数k:单位是　　　　　　,符号是　　　　　,是表示弹簧“软”“硬”程度的物理量.  例2 关于胡克定律,下列说法不正确的是 (　) A.由F=kx可知,在弹性限度内弹力F的大小与弹簧形变量x的大小成正比 B.由k=可知,劲度系数k与弹力F成正比,与弹簧的形变量x成反比 C.弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的性质决定的,与弹力F和弹簧形变量x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 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550 N,每根弹簧长度为160 cm;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270 N,每根弹簧长度为140 cm.下列说法正确的是 (　) A.弹簧的劲度系数为100 N/m B.弹簧的劲度系数为110 N/m C.每根弹簧的原长为40 cm D.每根弹簧的原长为50 cm [反思感悟] 　   【要点总结】 在弹性限度内,弹簧的弹力F=kx,F与x成正比例关系,但F=k(L-L0)中,F与L只是成线性关系,不是成正比例关系. 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F1的水平压力时,减震器的长度为L1;对减震器两端同时施加大小为F2的水平拉力时,减震器的长度为L2.若忽略所有摩擦,则该减震器中弹簧的原长为 (　) A. B. C. D. 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. (1)下列主要操作步骤的正确顺序是　　　　;  A.写出F与L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L0 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F=nmg(g为重力加速度),以F为横轴、L为纵轴建立直角坐标系,用描点法作出L⁃F图像 E.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、…n个质量均为m的钩码,当钩码静止时,记下弹簧下端所对应的刻度L,并记录在表格内 (2)某次测量如图乙所示(刻度尺的分度值为1 mm),指针示数为　　　　cm;  (3)根据实验记录,作出L⁃F图像,如图丙所示,则弹簧的劲度系数k=　　　　N/m(结果保留3位有效数字);  (4)若以钩码个数n为横轴、弹簧下端对应刻度L为纵轴建立直角坐标系,拟合直线.测得直线斜率为k',则弹簧劲度系数k的表达式为k=　　　　(用已知量和测量量的符号表示).  学科网（北京）股份有限公司 $