42 第十章 实验与探究 考点2 探究弹簧弹力与形变量的关系、探究两个互成角度的力的合成规律-【领航学考】2027年广东省高中学业水平合格性考试物理复习卷

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 考点2探究弹簧单力与形变量的关系、探究两个互成角度的力的合成规 律 真题演练 》单项选择题 1.(2024广东学考)如图所示，在"探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，把弹簧上端固定在铁架台的横杆 上，下列实验步骤正确的是（) cBc A.弹簧上端必须与刻度尺的零刻度线对齐 B.实验前，必须测量弹簧的质量 C悬挂不同质量的钩码，记录弹簧下端对应的刻度尺的读数 D计算弹簧的弹力与对应的弹簧长度的比值，即为弹簧的劲度系数 2.(2024广东学考)如图所示，在"探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，某同学在坐标纸上画出两个 弹簧测力计拉力F1和F2的图示，图中每小格的边长表示1.0N,则F和F2合力大小为 （) A.4.0N B.5.0N C.6.0N D.7.0N 3.(2023广东学考)在"探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中，用毫米刻度尺记录弹簧的长度，下列记录的 数据符合读数精度要求的是() A.15 cm B.15.0cm C.150 mm D.150.0mm 练基础 》探究弹簧弹力与形变量的关系 实验目的：学会探究弹簧弹力与形变量之间的关系，会利用列表法、图像法、函数法处理实验数据，能根据F x图像求出弹簧的劲度系数， 独家授权侵权必究。 学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 实验原理 1.弹簧弹力F的确定：在弹簧下端悬挂钩码，静止的钩码所受弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即P=g. 2.弹簧的伸长量x的确定弹簧的原长，与挂上钩码后弹簧的长度1可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量X=-, 3.图像法处理实验数据：作出弹簧弹力F与形变量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和形变量的关系 实验器材：弹簧、刻度尺、钩码、铁架台、铅笔、坐标纸 1.将弹簧的上端固定在铁架台的横杆上，用刻度尺测出弹簧自由下垂时的长度，即弹簧的原长. 2.如图所示，在弹簧下端悬挂质量为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，测出对应的弹簧长度，记录m2、mg、m4、ms.和相应的弹簧长度l2、lg、L4、15… 4.计算出每次弹簧的形变量x(x=-l)和弹簧受到的拉力F(F=g),并将数据填入表格， 次数 1 234567 N 0 l/cm x/cm 0 数据处理 1.建立如图所示的直角坐标系，以弹簧的弹力F为纵轴、以弹簧形变量x为横轴根据测量数据在坐标纸上描 点，作出Fx图像 蜂独家授权侵权必究 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 4FΛN x/m 2.以弹簧的伸长量为自变量，写出图像所代表的函数.首先尝试一次函数如果不行则考虑二次函数， 3.得出弹簧弹力和形变量之间的定量关系解释函数表达式中常数的物理意义， 注意事项 1.尽量选轻质弹簧以减小弹簧自身重力带来的影响， 2.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， 3测量长度时，应区别弹簧原长、实际长度1及形变量x三者之间的不同，明确三者之间的关系为了减小弹 簧自身重力带来的影响，测弹簧原长时应让弹簧在不挂钩码时保持自由下垂状态，而不是平放在水平面上处 于自然伸长状态。 4.记录数据时要注意弹力及形变量的对应关系及单位， 5描点作图时，应使尽量多的点落在画出的线上，可允许少数点均匀分布于线两侧，偏离太大的点应舍去，描出 的线不应是折线，而应是平滑的曲线或直线， 探究两个互成角度的力的合成规律 实验目的探究两个互成角度的力合成时遵循的规律，练习使用作图法求两个共点力的合力 实验原理 1.合力F的确定：一个力F可以把橡皮条末端的小圆环拉到某点，两个力F、F2共同作用也能把橡皮条末端 小圆环拉到同一点，则F与F1和F2共同作用效果相同，则F是F和F2的合力 2.合力理论值F的确定：根据平行四边形定则作出F和F2的合力F的图示，求出合力的理论值F. 3.在实验误差允许的范围内，比较F和F是否大小相等、方向相同 ·独家授权侵权必究· 学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮条、细绳、轻质小圆环、三角板、刻度尺、图钉若干) 铅笔 实验步骤 1.在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲所示，用图钉把橡皮条的一端固定在木板上A点，在橡皮条的另一 端挂上轻质小圆环. 0.2N A 甲 乙 2.用两个弹簧测力计分别钩住小圆环，互成角度地拉橡皮条，将小圆环拉到某位置O,用铅笔描下小圆环O的 位置和各拉线的方向，并记录两弹簧测力计的读数： 3用一个弹簧测力计拉橡皮条，将小圆环拉到同一位置O,记下弹簧测力计的读数和拉线的方向 4如图乙所示，利用刻度尺和三角板，按适当的比例作出用两个弹簧测力计拉时的拉力F1和F2的图示以及用 一个弹簧测力计拉时的拉力F的图示，以F1、F2为邻边画出平行四边形，并画出对角线F 5.比较F与F的大小和方向，看它们在实验误差允许范围内是否相同，从而验证平行四边形定则， 注意事项 1.小圆环位置0点 (1)定位O点时要力求准确：0点为小圆环圆心在白纸上的投影点（若实验器材没有小圆环，则可用绳子与橡皮 筋的结点代替小圆环). (2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须位于同一位置 2.拉力 (1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向 独家授权侵权必究 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (2)应使橡皮条、弹簧测力计和小圆环位于与纸面平行的同一平面内， (3)两个分力F、F2间的夹角9不要太大或太小.F1、F2所拉的两根细绳适当长一些，记录细绳方向的两点要 尽量远些 3.作图 (1)在同一次实验中，选定的比例要相同. (2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力： 误差分析 1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差， 2.实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差 3.两次测量拉力时，小圆环没有拉到同一点会造成偶然误差， 4.两个分力的夹角太小或太大以及F、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，都会造成偶然误差 例题分析 例1在"探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进 行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图像，如图所示，根据图 像可知弹簧的劲度系数为 () ↑GN 40 0510121415L/×102m A.1000N/mB.500N/m C.2000N/mD.800N/m FG40 【解析】 弹簧上的拉力等于所挂钩码的重力，由胡克定律可得，k=么公0.14-0.10Nm=1000N/m, 故选A. 【答案】A 例2（多选）在“"验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋 的图钉，O为橡皮筋与细线的结点，OB和OC为细绳如图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图.下列说法 中正确的是（) ①图乙中的F是F1和F2合力的理论值；F是力F1和F2合力的实际测量值 ②图乙中的P是F和F2合力的理论值：F是力F1和F2合力的实际测量值 ③在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么对实验结果没有影响 独家授权侵权必究 学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ④在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么对实验结果有影响 A B d 甲 乙 A.①③B.④② C.②③D.③④ 【解析】由图乙可看出F是F1和F2由平行四边形定则合成的，是理论值.合力的理论值与实际测量值不一 定重合，可能存在一定的夹角，而且P的方向应沿橡皮筋的方向若将细绳换成橡皮筋，则对实验结果无影响故 ①③正确. 【答案】A 【注意点】 根据力的平行四边形定则作图求合力时，作图一定要规范： 模拟训练 》单项选择题 1.在"探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，下列实验器材中不需要的是( A.停表 B.铁架台 C刻度尺 D.钩码 2.如图所示为“探究互成角度力的合成规律”的实验装置，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的 结点，OB和OC为细绳，则 () A ,独家授权侵权必究 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 A弹簧测力计的轴线与细绳必须共线 B.细绳OB和OC必须等长 C橡皮筋AO必须与OB和OC夹角的角平分线共线 D.同一组实验过程中，橡皮筋伸长量相等即可 3.下表是某同学为探究弹力和弹簧伸长的关系所测的几组数据： 弹力FN) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧伸长长度 2.6 5.0 6.8 9.8 12.4 (x/cm) 下列作出的Fx图线中合理的是 FIN AFIN 2.5 2.5 2.0 2.0日 1.5 1.5 1.0 1.0H 0.5 0.5 10 15x/cmA 10 15x/cm B AFN 25 FN 2.5 2.0士 1.5 1.0日 1.0 、0出由HH的 10 15x/cmC 10 15x/cmD 4.关于"探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，下列说法错误的是（) A.用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证正弹簧竖直且处于平衡状态 B.用直尺测量弹簧的长度即为弹簧的伸长量 C弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 D.用几根不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，每组拉力与伸长量之比是定值，而洛组拉力与伸长量之比 可能不同 5.在做“验证力的平行四边形定则”实验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一 端拉到某一确定的O点，以下操作中正确的是() A.同一次实验中，O点位置允许变动 B.实验中，弹簧测力计必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度 C实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向， 把橡皮条另一端拉到O点 D.实验中，两个弹簧测力计之间的夹角应取90°，以便于算出合力大小 》多项选择题 独家授权侵权必究 空学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 6.某同学探究两个互成角度的力的合成的规律，如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细线 的结点，O和OC为细线图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示.下列说法正确的是() A 甲 A.与F1、F2共同作用的效果相同的力是F' B同一组实验，两次拉橡皮筋时，一定要将橡皮筋的结点拉至同一位置 C拉橡皮筋的细线短一些，实验效果更好 D.实验中需要测出两个弹簧测力计拉力间的夹角 7某实验小组用如图甲所示装置测量弹簧的劲度系数，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码 的质量和弹簧下端的刻度位置以弹簧的弹力F为纵轴、弹簧的长度L为横轴建立直角坐标系，作出F-L图 像，如图乙所示g取9.8Nkg,下列说法正确的是 ↑FN 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 L/cm 0 10.020.030.040.050.0 甲 乙 A.弹簧的劲度系数为0.4N/m B.弹簧弹力为4.9N时所挂钩码的总质量为0.5kg C.弹簧的长度为40.0c(未超出弹性限度)时，弹簧的弹力为12N D.实验中未考虑弹簧在自身重力下的形变量，这会导致弹簧劲度系数的测量结果偏大 ·独家授权侵权必究 考点2 探究弹簧弹力与形变量的关系、探究两个互成角度的力的合成规律 真题演练 1.A　【解析】“探究弹簧弹力与形变量的关系”时,需要弹簧上端必须与刻度尺的零刻度线对齐,且悬挂在弹簧下端悬挂钩码的质量均相等,通过测量悬挂钩码后弹簧长度,计算弹簧的弹力(所挂钩码总重力)与对应的弹簧形变量的比值,即为弹簧的劲度系数.故A对,C、D错误.实验前不需要测量弹簧质量,故B错误. 2.C　【解析】通过作出力的平行四边形,得到合力的线段长度为6个格子,故合力为6 N,故C正确. 3.D　【解析】毫米刻度尺最小分度为1 mm,则读数时要估读到最小刻度的下一位,即读数为150.0 mm=15.00 cm. 模拟训练 1.A 2.A　【解析】实验时要使弹簧测力计与木板平面平行,同时保证弹簧的轴线与细绳在同一直线上,这样才能把分力准确通过力的图示表示出来,故A正确;细线的作用是能显示出力的方向,所以不必须等长,故B错误;两绳拉力大小不需要相等,所以橡皮筋不需要与两绳夹角的角平分线在同一直线上,故C错误;同一组实验过程中,两次拉橡皮条时,要把橡皮条结点拉到同一位置O点,不是伸长量相同即可,故D错误.故选A. 3.B　【解析】　图像应是过原点的倾斜直线. 4.B　【解析】　要区分弹簧的伸长量和弹簧的长度. 5.B　【解析】　为了减小实验误差,实验中,弹簧测力计必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧测力计刻度. 6.AB　【解析】由图乙可知,与F1、F2共同作用的效果相同的力是F',故A正确;同一组实验,为了保证效果相同,两次拉橡皮筋时,一定要将橡皮筋的结点拉至同一位置,故B正确;为了减小记录拉力方向的误差,拉橡皮筋的细线要适当长一些,故C错误;实验中不需要测出两个弹簧测力计拉力间的夹角,故D错误.故选AB. 7.BC　【解析】根据F=k,弹簧的劲度系数即图像斜率k= N/m=40 N/m,故A错误;根据F=mg,得m=0.5 kg,故B正确;由图可知,弹簧原长为 10.0 cm,弹簧的长度为40.0 cm(未超出弹性限度)时,弹簧形变量为30.0 cm,则弹簧弹力为F=kx=12 N,故C正确;弹簧自重对精度系数的测量没有影响,故D错误.故选BC. 学科网（北京）股份有限公司 $