第2章 实验二 探究弹簧弹力与形变量的关系-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验原理、数据处理、误差分析等核心考查点，通过教材原型实验与创新拓展实验的分类训练，明确了图像分析（如F-x图线）和实验操作（器材选择、步骤排序）的高频考点，构建了系统的备考框架。 课件亮点在于融合高考真题训练与科学探究素养培养，如以2025四川卷“弹簧原长测量”、重庆卷“压力传感器测劲度系数”为例，详解图像法求劲度系数（斜率计算）、截距分析（弹簧自重影响）等突破方法，强化科学思维中的模型建构与数据处理能力。教师可依托此课件精准定位学生薄弱环节，助力学生高效掌握实验题答题技巧，提升高考冲刺得分率。

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 第二章　相互作用——力 1 [学习目标]　1.会通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系。2.进一步理解胡克定律，掌握以胡克定律为原理的拓展实验的分析方法。 2 实验技能　梳理必备知识 实验要点　强化关键能力 命题点一　教材原型实验 命题点二　创新拓展实验 内容索引 3 实验技能　梳理必备知识 一 4 1.实验原理 (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相等，弹簧的 伸长量越大，弹力也就越大。 5 (2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系。以纵坐标表示弹力大小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，用平滑的曲线连接起来。根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系。 2.实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。 6 3.实验步骤 (1)安装实验器材(如图所示)。 (2)测量弹簧的伸长量(或总长)及所受的 拉力(或所挂钩码的质量)，列表作出记录， 要尽可能多测几组数据。 (3)根据所测数据在坐标纸上描点，以拉力 为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标。 (4)按照在图中所绘点的分布与走向，尝试作 出一条平滑的曲线(包括直线)，所画的点不 一定正好在这条曲线上，但要注意使曲线两侧的点数大致相同。 (5)以弹簧的伸长量为自变量，写出曲线所代表的函数，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数。 1.数据处理 (1)列表法 将测得的F、x填入设计好的表格中，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。 (2)图像法 以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。 (3)函数法 弹力F与弹簧伸长量x满足F=kx的关系。 2.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：本实验是探究性实验，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，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的。 (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。 3.误差分析 (1)钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。 (2)画图时描点及连线不准确也会带来误差。 实验要点　强化关键能力 二 10 命题点一　教材原型实验 11 [典例1]　(2026·江苏常州联盟校调研改编)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系。 12 [解析]　根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和挂上钩码后的长度。 (1)为完成实验，还需要的实验器材有：　　　　　。  (2)实验中需要测量的物理量有：　　　　 　　　 　. 　　　　。  [解析]　根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度。 刻度尺 弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应 的长度 [解析]　取题图乙中(0.5 cm，0)和 (3.5 cm，6 N)两个点，代入ΔF=kΔx， 解得k=200 N/m。由于弹簧自身的重 力影响，使得实验中弹簧不加外力时 就有形变量。 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧形变量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为　　　　N/m。图线不过原点是由于　　 　 　 　。 200 弹簧自身重力的影响 14 (4)为完成该实验，设计实验步骤如下： A.以弹簧形变量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0 C.将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码 E.以弹簧形变量为自变量，写出弹力与形变量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数 F.解释表达式中常数的物理意义 G.整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：　　　　　　。  CBDAEFG [解析]　根据实验操作的合理性可知，实验步骤的先后顺序为CBDAEFG。 [典例2]　(2025·四川卷)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： (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。  13.15(±0.01均可) [解析]　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13.15 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(结果保留两位有效数字)。  49 [解析]　由胡克定律及平衡条件可知mg＋ρVg=kx，化简可得x=V＋，由题可知=200 m－2，代入数据解得该弹簧的劲度系数为k=49 N/m。 (5)图3中直线的截距为0.005 6 m，可得所用小桶 质量为　　　　kg(结果保留两位有效数字)。  0.028 [解析]　由题可知=0.005 6 m， 代入数据可得所用小桶质量为m=0.028 kg。 命题点二　创新拓展实验 22 [典例3]　(2025·重庆卷)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。 23 (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。 7.415(±0.001均可) [解析]　根据螺旋测微器的读数法则有7 mm＋41.5×0.01 mm=7.415 mm。 24 (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。(均保留三位有效数字)  184 17.6 [解析]　当弹力为零时弹簧 处于原长状态，此时长度为 17.6 mm；将题图3中图线反 向延长与纵坐标的交点为2.50 N， 则根据胡克定律可知弹簧的劲度系数为 k= N/m≈184 N/m。 25 [典例4]　(2025·全国卷)某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。 26 (1)将粘贴有坐标纸的木板竖直放置。橡皮筋的一端用 图钉固定在木板上，另一端悬挂钩码。钩码质量分别 为200 g、250 g、…、500 g，平衡时橡皮筋底端在坐 标纸上对应的位置如图(a)中圆点所示(钩码的质量在 图中用数字标出)。悬挂的钩码质量分别为200 g和 300 g时，橡皮筋底端位置间的距离为　　　　　cm。  [解析]　根据题图(a)可知悬挂的钩码质量分别为200 g 和300 g时，橡皮筋底端位置间的距离为1.90 cm。 1.90 27 (2)根据图(a)中各点的位置可知，在所测范围内橡皮 筋长度的增加量与所挂钩码的　　 　　　(选 填“质量”或“质量的增加量”)成正比，由此可求 出橡皮筋的劲度系数为　 　　　　N/m(保留 两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)。  质量的增加量 53(±1均可) [解析]　根据图像可知钩码每增加相同的质量橡皮筋 增加相同的长度，故在所测范围内橡皮筋长度的增加 量与所挂钩码的质量的增加量成正比。由此可求出橡 皮筋的劲度系数k= N/m≈53 N/m。 28 (3)悬挂的钩码质量为m时，在橡皮筋底端 施以水平向右的力F，平衡时橡皮筋方向 如图(b)中虚线所示，图(b)中测力计的示 数给出了力F的大小，则F=　　　　　N， m=　　　　　(选填“200”“300”或 “400”)g。  1.00 300 [解析]　根据题图(b)可知F=1.00 N； 设橡皮筋与竖直方向夹角为θ，对橡 皮筋下端点进行受力分析有tan θ=， 从题图(b)中可知tan θ≈，结合F=1.0 N， 可得m≈0.31 kg，所以取m=300 g。 29 $