高三一轮复习物理讲义 第二章　第九课时　实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系　实验三：探究两个互成角度的力的合成规律课件PPT

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实验二：探究弹簧弹力与形变量的关系实验三：探究两个互成角度的力的合成规律
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。3.会通过实验探究两个互成角度的力的合成规律，掌握数据处理方法。
考点一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
考点二　实验：探究两个互成角度的力的合成规律
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系
(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______ (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
(2025·重庆卷·11)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。小组设计了如图甲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。(1)某次测量时，螺旋测微器的示数如图乙所示，此时读数为　　　 mm。
(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的关系如图丙所示，由图可得弹簧的劲度系数为　 　 N/m，弹簧原长为　　　 mm(均保留3位有效数字)。
(2025·新课标卷·22)某探究小组利用橡皮筋完成下面实验。
(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。
(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2位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)。
(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=　　　g(选填“200”“300”或“400”)。
实验：探究两个互成角度的力的合成规律
(2024·海南卷·15)为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：(Ⅰ)用图钉将白纸固定在水平木板上；
(Ⅱ)如图甲、乙所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1=3.60 N、F2=2.90 N；撤去拉力F1和F2，改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上标记P3点，拉力的大小为F=5.60 N。请完成下列问题：
(1)在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定则画出F1、F2的合力F'。
(2)比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：　　　　 　。
答案　①没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计
(2023·全国乙卷·22)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：(1)用图钉将白纸固定在水平木板上。(2)将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F1和F2的大小，并　 　。(填正确答案标号)A.用刻度尺量出橡皮条的长度B.用刻度尺量出两细线的长度C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
(3)撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到　　 　　，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。
(4)选择合适标度，由步骤(2)的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F1和F2的合成图，得出合力F'的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。(5)比较F'和F的　　　 　，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
有同学利用如图所示的装置来探究两个互成角度的力的合成规律：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重力相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力F1、F2和F3，回答下列问题：
(1)改变钩码个数，实验可能完成的是　　　　(填正确答案前的字母)。A.钩码的个数N1=N2=2，N3=5B.钩码的个数N1=N3=3，N2=4C.钩码的个数N1=N2=N3=4D.钩码的个数N1=3，N2=4，N3=5
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是____　(填选项前字母)。A.标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子 的方向B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度C.用量角器量出三段绳子之间的夹角D.用天平测出钩码的质量
(3)在作图时，你认为　　(填“甲”或“乙”)是正确的。
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1.(2025·浙江宁波市三模)实验室里有一根弹簧，某同学用刻度尺测量了弹簧的原长，然后用手拉弹簧使其伸长到如图甲所示的位置，该同学想知道此时弹簧的弹力大小。他找了一个测力计去拉该弹簧，但发现该测力计的量程不够。于是他设计了一个测量弹簧拉力大小的方法：用细绳套让测力计和手同时以一定角度拉弹簧，其设计的实验装置如图乙所示。实验中保持弹簧伸长沿OC方向不变。
(1)图甲中弹簧指针位置的读数为______________________　　　　　 cm；
10.00(9.98、9.99、10.01、
(2)图乙实验中测力计的示数如图丙所示，其读数为__________________　　　　　　　 N；
3.60(3.58、3.59、
3.61、3.62均可)
(3)如图丁所示，该同学已在白纸上画出了细绳套受到手的拉力方向OA、被测弹簧受到的拉力方向OC和测力计拉绳的方向OB(大小如图丙所示)。请用力的图示法在图丁上作出弹簧所受的拉力，并从图中得出弹簧此时所受拉力的大小为　　　　　　　　　　　　 N(结果保留2位有效数字)。
6.3(6.1、6.2、6.4、6.5均可)
2.(2025·浙江杭州市二模)如图甲所示是“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。(1)下列仪器中，该实验需要的有　 　；A.弹簧测力计B.量角器C.秒表D.刻度尺
(2)关于该实验，下列说法正确的是　　；A.同一次实验中结点位置允许变动B.应控制两条细绳夹角为90°C.两根细绳应该短一些D.一只弹簧测力计也可以完成实验
(3)改用如图乙所示方案，橡皮条的上端固定于O点，下端挂一重物M。弹簧测力计通过系在橡皮条上N处的细绳，缓慢水平向左拉。由于橡皮条弹性发生了变化，发现两次拉动相同水平距离时，N点的轨迹并不重合，如图①、②所示，则N分别
处于a、b点时弹簧测力计拉力与橡皮条拉力的合力是否变化？　　(填“是”或“否”)。
3.(2025·四川卷·11)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
的刻度如图甲所示，可得弹簧原长为　 　　　 cm。
13.14或13.15
(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，如图乙所示。(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丙所示直线，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2位有效数字)。
(5)图丙中直线的截距为0.005 6 m，可得所用小桶质量为　　　 kg(结果保留2位有效数字)。
4.(2024·浙江杭州市检测)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”时，某同学把两根弹簧按如图甲连接起来进行探究。
(1)某次测量如图乙所示，指针示数为　　　 cm。
(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数如表。用表中数据计算弹簧Ⅰ的劲度系数为k1=　 　 N/m，弹簧Ⅱ的劲度系数为k2=　　　 N/m。(g取10 m/s2，计算结果均保留三位有效数字)
(3)这两根弹簧串联看成一整根弹簧，它的劲度系数k串与原来的劲度系数k1、k2的关系式为　　　　　。
5.(2025·浙江省杭州地区(含周边)重点中学期中)某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。(1)实验时，下列说法不正确的是　　。A.实验前需对弹簧测力计校零B.实验时两个拉力的大小能相等C.实验时应保持细绳与长木板平行D.进行多次操作时每次都应使结点拉到O点
(2)实验结果如图甲所示。在F1、F2、F、F'四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的力为　　。A.F1B.F2C.FD.F'
(3)若用如图乙所示的装置来做实验，OB处于水平方向，与OA夹角为120°，则　　(填“OA”“OB”或“OC”)的力最大。现保持弹簧测力计A和B所拉的细绳的夹角不
变，使弹簧测力计A和B均逆时针缓慢转动至弹簧测力计A竖直。在此过程中，弹簧测力计A的示数　　　　　(填“不断减小”“不断增大” “先减小后增大”或“先增大后减小”)。