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

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胡克定律应用、弹簧串并联等效劲度系数、实验数据处理（逐差法、图像法）等核心考点，通过真题分析明确实验题占分约8-10分，归纳出劲度系数计算、图像分析、误差评估等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”的复习策略，如结合2025八省联考弹簧并联实验题，指导学生用图像法处理F-x数据验证等效劲度系数，培养科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究（数据处理、结论论证）素养。特设“易错点警示”（如形变量与长度混淆）和“答题模板”（逐差法步骤），助力学生掌握实验题得分技巧，教师可依托课件精准突破高频考点，提升复习效率。

实验二　探究弹簧弹力与形变量的关系 第二章　相互作用 1 1.(8分)(2026·四川自贡模拟)某同学用三根完全相同的弹簧设计了如下实验，以探究弹簧的劲度系数。 (1)将弹簧上端均固定在铁架台上相同 高度的横杆上，甲装置用一根弹簧挂 物块m1，乙装置用另外两根弹簧挂大 小相同但质量不同的物块m2，在物块 正下方的距离传感器可以测出物块到 传感器的距离，此时刚好均为x1，如 图所示，则m1是m2的__________。  2 3 4 5 1 2 解析：根据题意，两物块均受力平 衡，甲、乙两装置弹簧伸长量相等， 则由受力分析及胡克定律可知， k·Δx＝m1g，2k·Δx＝m2g， 则， 即m1是m2的。 2 3 4 5 1 3 (2)只交换两物块的位置，此时甲装置的距离传感器显示为x2，弹簧相对原长的形变量为Δx1；乙装置中的每根弹簧相对原长的形变量为Δx2，则Δx1是Δx2的__________倍。  2 3 4 5 1 4 解析：交换位置后再分别对两物块受力分析，有 k·Δx1＝m2g，2k·Δx2＝m1g， 两式联立解得， 即Δx1是Δx2的4倍。 4 (3)已知物块质量m1＝0.50 kg，当地重力加速度为9.8 m/s2，该同学测得x1＝10 cm、x2＝8 cm，则每根弹簧的劲度系数k＝__________N/m。  2 3 4 5 1 245 解析：设弹簧处于原长状态时，下端与距离传感器之间距离为h，则h＝x1＋Δx，h＝x2＋Δx1， 代入m1与g值，与以上各小问方程联立，解得k＝245 N/m。 5 2.(6分)(2026·四川绵阳江油中学高三 诊断)(1)某次研究弹簧所受弹力F与弹 簧长度L关系实验时得到如图甲所示 的F－L图像。由图像可知，弹簧原长 L0＝__________cm，求得弹簧的劲度 系数k＝__________N/m。  2 3 4 5 1 解析：由题图可知，当弹力为零时弹簧的长度为其原长，故弹簧的原长为L0＝3.0 cm，根据胡克定律可知k＝ N/cm＝200 N/m。 3.0　 200 6 (2)按如图乙所示的方式挂上钩码(已知每个钩码的重力G＝1 N)，使(1)中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，由此可推测图乙中所挂钩码的个数为__________个。  2 3 4 5 1 解析：刻度尺的最小刻度为1 mm，故指针所指刻度尺示数为L'＝ 1.50 cm，由胡克定律可知F'＝k(L0－L')＝3 N，由此可推测题图乙中挂了3个钩码。 3 7 3.(8分)(2025·八省联考内蒙古卷)某 兴趣小组看到一种由两根弹簧嵌套 并联组成的减振器，如图(a)所示。 他们讨论得出劲度系数分别为kA、 kB的两根弹簧并联时，等效劲度系 数kAB＝kA＋kB。为了验证该结论， 小组选用两根原长相等、粗细不同的弹簧A、B，设计实验进行验证。如图(b)，弹簧上端固定，毫米刻度尺固定在弹簧一侧。逐一增挂钩码，记下每次指针稳定后所指的刻度尺示数x和对应钩码的总质量m，并计算弹簧弹力F(重力加速度大小g取9.8 m/s2)。 2 3 4 5 1 8 依次用弹簧A、弹簧B和A、B嵌套并联弹簧进行实验，相关数据如下表所示： 2 3 4 5 1 钩码数 1 2 3 4 5 6 钩码质量m/g 50 100 150 200 250 300 弹簧弹力F/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 2.94 xA/cm 11.09 12.19 13.26 14.32 15.40 — xB/cm 10.62 11.24 11.87 12.50 13.13 — xAB/cm 10.41 10.81 ☆ 11.62 12.02 12.42 9 以刻度尺读数x为横坐标，弹簧弹力F为纵坐标，利用表中数据，作出F－x图像，如图(c)所示。 2 3 4 5 1 10 回答以下问题： (1)根据图(b)，读出数据，将表中数据补充完整：☆＝_________________cm。  2 3 4 5 1 钩码数 1 2 3 4 5 6 钩码质量m/g 50 100 150 200 250 300 弹簧弹力F/N 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45 2.94 xA/cm 11.09 12.19 13.26 14.32 15.40 — xB/cm 10.62 11.24 11.87 12.50 13.13 — xAB/cm 10.41 10.81 ☆ 11.62 12.02 12.42 11.20(±0.01均可) 解析：由题图(b)可知表格中数据☆＝11.20 cm。 11 (2)在图(c)坐标纸上作出弹簧A、B的 F－x图线，计算可得劲度系数分别为 kA＝45.6 N/m，kB＝77.9 N/m。在图(c) 坐标纸上，补齐读出的数据点，并作 出并联弹簧AB的F－x图线，由作出的 图线可得kAB＝______________N/m(结 果保留至整数)。  2 3 4 5 1 答案：图见解析 120(±5均可) 12 解析：补齐读出的数据点，并作 出并联弹簧AB的F－x图线如图 所示。 根据作出的图线可得 kAB＝＝120 N/m。 2 3 4 5 1 13 (3)定义相对差值α＝||×100%，可得本实验α＝ ______________%(结果保留一位有效数字)。若该值在允许范围内，则可认为该小组得出的结论正确。  2 3 4 5 1 解析：相对差值α＝||×100%＝|| ×100%≈3%。 3(1~5均正确) 14 4.(10分)(经典高考题)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面之间的夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。 2 3 4 5 1 15 实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200 g的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。 2 3 4 5 1 n 1 2 3 4 5 6 Ln/cm 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 16 (1)利用ΔLi＝Li＋3－Li(i＝1，2，3)计算弹簧的压缩量：ΔL1＝6.03 cm， ΔL2＝6.08 cm，ΔL3＝__________cm，压缩量的平均值 ＝__________cm。  2 3 4 5 1 6.04　 6.05 17 解析：由题意可知ΔL3＝L6－L3＝(18.09－12.05)cm＝6.04 cm，压缩量的平均值为 cm＝6.05 cm。 2 3 4 5 1 18 (2)上述是管中增加__________个钢球时产生的弹簧平均压缩量。  2 3 4 5 1 解析：因三个ΔL均是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量。 3 19 (3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80 m/s2， 则该弹簧的劲度系数为__________N/m (结果保留三位有效数字)。  2 3 4 5 1 解析：对钢球根据平衡条件有3mgsin θ＝k·， 解得k＝ N/m≈48.6 N/m。 48.6 20 5.(10分)(2025·黑吉辽蒙卷)某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图(a)，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。 2 3 4 5 1 21 为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x－m关系图线，如图(b)所示。 2 3 4 5 1 22 回答下列问题： (1)将一芒果放入此空杯，按上述操 作测得x＝11.60 cm，由图(b)可知， 该芒果的质量m0＝_____________ __________g(结果保留到个位)。 若杯中放入芒果后，绳1与竖直方 向夹角为30°但与橡皮筋不垂直， 由图像读出的芒果质量与m0相比 __________(选填“偏大”或“偏小”)。  2 3 4 5 1 107(106~ 108均可)　 偏大 23 解析：根据题图(b)可知，当x＝11.60 cm 时，杯中物体质量为107 g，所以该芒果 的质量m0＝107 g；若杯中放入芒果后， 绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋 不垂直，此时橡皮筋的拉力大于F＝ (m杯＋m)gsin 30°＝m杯＋m)g，即橡 皮筋长度测量值偏大，由图像读出的芒果质量与m0相比偏大。 2 3 4 5 1 24 (2)另一组同学利用同样方法得到的x－m 图像在后半部分弯曲，下列原因可能的 是__________。  A.水杯质量过小 B.绳套长度过大 C.橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比 2 3 4 5 1 解析：另一组同学利用同样方法得到的x－m图像在后半部分弯曲，可能的原因是橡皮筋伸长量过大，超过橡皮筋的弹性限度，弹力与其伸长量不成正比，C正确。 C 25 (3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措 施：__________。  2 3 4 5 1 解析：绳1与竖直方向夹角为θ且与橡皮筋垂直，此时橡皮筋的拉力F＝(m杯＋m)gsin θ，使测量质量范围增大的措施是在保证绳1与橡皮筋垂直的情况下，减小绳1与竖直方向夹角；或在保证绳1与竖直方向夹角为θ且与橡皮筋垂直的情况下，增大橡皮筋的劲度系数。 答案：见解析 26 $