高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力课堂检测

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力课堂检测，文件包含人教版高中物理必修一同步精讲精练312实验探究弹簧伸长量与弹力关系教师版docx、人教版高中物理必修一同步精讲精练312实验探究弹簧伸长量与弹力关系学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。

(1)弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，
弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F=mg。
(2)弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧
的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x=l-l0。
(3)作F-x图像：建立直角坐标系，作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力大小和弹簧伸长量之间的关系。
2. 实验步骤
(1)按图安装实验装置，用刻度尺测出弹簧下端不挂钩码时弹簧的原长l0。
(2)在弹簧下悬挂一个钩码，平衡时记下弹簧的总长度，并记下钩码的重力。
(3)增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，以F表示弹力，l表示弹簧的总长度，x=l-l0表示弹簧的伸长量。
3. 数据处理
(1)以弹簧弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵轴、弹簧的伸长量
x为横轴，建立直角坐标系，用描点法作图，得到弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。
以弹簧伸长量x为自变量，写出弹力F和弹簧伸长量x之间的函数关系式。关系式中的常数即弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F-x图线的斜率求解，k=ΔFΔx。
【探究弹簧伸长量与弹力关系举一反三练习】
1．（多选）在“探究弹簧伸长量与弹力关系”的实验中，下列说法中错误的是（ ）
A．测量弹簧原长时必须把弹簧平放于水平桌面
B．弹簧竖直悬挂于铁架台的横梁上，刻度尺必须紧靠弹簧固定
C．在弹簧下端挂钩码时，不能挂太多钩码，以保证弹簧处于弹性限度内
D．挂上重物后应等待弹簧稳定后才能读取此时的长度
2．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。
（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧。弹簧轴线和刻度尺都应在 （选填“水平”或“竖直”）方向。
（2）弹簧自然悬挂，待弹簧 时，长度记为L0；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为Lx；在砝码盘中每次增加10g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如下表：
表中有一个数值记录不规范，代表符号为 。由表可知所用刻度尺的最小分度为 。
（3）如图所示是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与 （选填“L0”或“Lx”）的差值。

（4）由m­x图像可知弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8m/s2）
（5）通过m­x图像和表中数据可知砝码盘的质量为 g。
3．在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1所示对弹簧甲进行探究，然后把等长的弹簧乙（直径小于甲）套在弹簧甲内，两弹簧悬挂在同一点按图2所示进行探究。在弹性限度内，将质量m = 50g的钩码逐个挂在弹簧下端，测得图1、图2中弹簧的长度L1、L2如下表所示。
已知重力加速度g = 9.8m/s2，计算弹簧甲的劲度系数k1= N/m，弹簧乙的劲度系数k2= N/m。（结果保留三位有效数字）
4．某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系。实验装置如图所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100 kg的砝码时，各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示（n为弹簧的圈数，重力加速度取9.80 m/s2）。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88 cm。
(1)将表中数据补充完整：① ；② 。
(2)以n为横坐标，为纵坐标，在答题卷给出的坐标纸上画出-n图像 。
(3)题(2)图中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k= N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0（单位为m）的关系的表达式为k= N/m。
5．（1）在“探究弹簧弹力F与弹簧长度l的关系”的实验中，装置如图甲所示。毫米刻度尺的0刻度线与弹簧上端对齐，实验中通过改变弹簧下端所悬挂钩码的质量，改变弹簧弹力。
①实验中某次测量弹簧长度如图1所示，则此时弹簧长度l = cm；

②多次实验，记录数据后描点连线得到F—l图像，由此可知该弹簧的劲度系数k = N/m。（计算结果保留三位有效数字）。
6．一根弹簧被截成相等的两段后，每段的劲度系数是否与被截断前相同？为了弄清楚这个问题，物理兴趣小组的同学们设计了这样一个实验：如图1所示，将弹簧的一端固定在水平桌面点处的挡板上，在弹簧的中间位置和另一端分别固定一个用于读数的指针和，弹簧处于原长状态。然后用细线拴住弹簧右端并绕过光滑定滑轮，细线另一端拴有轻质挂钩。在弹簧下面放一刻度尺，使毫米刻度尺零刻度线与点对齐。（已知每个钩码的重力均为。）
Ⅰ.首先记录自然状态下指针所指的刻度，然后在挂钩上依次悬挂1个、2个、3个……钩码，同时记录每次指针所指的刻度，并计算出其长度的变化量；
Ⅱ.在弹簧处于原长状态下，在处将弹簧截成相同的两段后，以端作为弹簧的最右端重复上述实验步骤，记录每次指针所指的刻度，并计算出其长度的变化量；

①以钩码重力为纵坐标，为横坐标建立如图2所示的坐标系，并根据实验所得数据，作出了如图2所示的两条图线。
②根据图像可知，段弹簧的劲度系数 ，段弹簧的劲度系数 。（结果保留1位小数）
③由本实验可知，一根弹簧被截成相等的两段后，每段的劲度系数与没截断前相比将 。（选填“增大”“减小”或“不变”）
7．某同学用如下图所示装置做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验。他先测出不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，测出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下：（g取9.8 N/kg）
（1）根据所测数据在下图坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺刻度x与钩码总质量m的关系曲线 。

（2）根据所测得的数据和关系曲线可以判断，在 N范围内弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律。这种规格弹簧的劲度系数为 N/m。
8．某研究性学习小组采用实验法探究弹簧的弹力与其伸长量的关系。他们的实验装置如图所示。

（1）多次实验得到下列表格中的数据，分析此表中的数据，说明与弹簧弹力的大小有关的因素为 ；
（2）用图像法分析，建立直角坐标系，以力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标（如图所示），根据所测的数据在坐标纸上描点，并尝试着作出一条平滑的图线 ；

（3）通过分析弹簧的弹力F与其伸长量x的关系图像，能得到 ；（要求用语言和公式两种形式表述）
（4）若将弹簧的弹力大小与对应的形变量之比定义为弹簧的劲度系数k，则甲、乙弹簧的劲度系数分别是 和 。你认为与弹簧的劲度系数有关的因素为 。
9．某同学制作了一个“竖直加速度测量仪”，可以用来测量电梯竖直上下运行时的加速度，其构造如图甲所示。将弹簧竖直自由悬挂时，指示针指示的刻度尺刻度为6.50cm；在弹簧下端悬挂一质量为0.2kg的钩码，当钩码静止时指示针指示的刻度尺刻度如图甲所示。已知该装置中使用的弹簧在从原长到拉伸4.50cm范围内能较好的满足胡克定律，重力加速度g=9.8m/s2。
（1）该弹簧的劲度系数k= N/m；（结果保留两位有效数字）
（2）该“竖直加速度测量仪”可较准确测量的竖直向上的加速度的最大值为 m/s2；（结果保留三位有效数字）
（3）在实际测量过程中，指示针会随钩码上下振动，为了能让指示针尽快稳定下来，该同学将钩码换成与钩码质量相同的强磁铁，并在强磁铁正下方放置一铝块，如图乙所示。与不加铝块相比，此种情况下测得的加速度值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（4）弹簧下端悬挂钩码的质量越大，该测量仪可较准确测量的竖直向上的加速度的最大值 （选填“越大”、“越小”或“不变”）。
10．某实验小组用橡皮筋探究影响其伸长量的有关因素，探究方案如下：
（ⅰ）取4根材料、粗细相同的橡皮筋，其中3根等长，另一根的长度只有前三根长度的一半，将它们按图示方式悬挂（其中第1组是两根并用）；
（ⅱ）在每组下端扎线的地方各拴一个红色塑料签，并在支架衬贴的白纸上标出签的原始位置O（即橡皮筋的原长）；
（ⅲ）先分别悬挂100克钩码，然后在橡皮筋“2”下加挂100克钩码，记下各次标签的位置，测量结果如下表：
回答下列问题：
（1）以上探究过程使用了 的实验方法；
（2）伸长量在记录数据中出现错误的是 （填具体数据）；
（3）根据上述探究过程，橡皮筋的伸长量与相关因素可能的关系为 ；
（4）将一原长为L的橡皮筋，两端施加大小为F的拉力时，橡皮筋伸长了；把它从中央剪断，取其中的一段，给两端施加的拉力，此时这段橡皮筋的长度为 （不超过弹性限度）。
11．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
（1）为完成实验，下列需要用到的实验器材有 。
A．刻度尺 B．天平 C．秒表
（2）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为 N/m。
（3）图线不过原点的原因是由于 。
（4）一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量关系”的实验中，使用两根不同的弹簧a和b，得到弹力与弹簧伸长量的图像如图所示。下列表述正确的是 。
A．b的原长比a的长 B．a的劲度系数比b的大
C．a的重力比b的小 D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
12．如图所示为探究“弹簧弹性势能与形变量的关系”实验中测出的劲度系数为k的弹簧在不同拉力F作用下的伸长量x的图像。

（1）弹簧弹力做功是 （选填“恒力”或“变力”）做功，弹簧伸长的过程，弹性势能 （选填“增加”或“减少”）；
（2）当弹簧由原长拉至伸长量为x1时，此时弹簧弹性势能的表达式为 （用上述测量量和已知量的字母表示）
代表符号
L0
Lx
L1
L2
数值/cm
25.35
27.35
29.35
31.30
代表符号
L3
L4
L5
L6
数值/cm
33.4
35.35
37.40
39.30
钩码个数
1
2
3
4
L1/cm
30.02
31.02
32.02
33.02
L2/cm
29.33
29.65
29.97
30.29
P1
P2
P3
P4
P5
P6
x0（cm）
2.04
4.06
6.06
8.05
10.03
12.01
x（cm）
2.64
5.26
7.81
10.30
12.93
15.41
n
10
20
30
40
50
60
k（N/m）
163
①
56.0
43.6
33.8
28.8
（m/N）
0.0061
②
0.0179
0.0229
0.0296
0.0347
钩码质量/×102g
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
标尺刻度/×10-2m
15.00
18.94
22.82
26.78
30.66
34.60
42.00
54.50
所挂钩码的重力/N
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
弹簧长度/cm
甲（粗、短）
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
乙（细、长）
20.0
22.0
24.0
26.0
28.0
30.0
橡皮筋编号
1
2
3
4
原长
10.00
10.00
5.00
10.00
外力F（克力）
100
100
100
200
橡皮筋横截面积S
2
1
1
1
伸长量
2.51
5.01
2.500
10.02