第二章 第十课时 探究弹簧弹力与形变量的关系-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义）

这是一份第二章 第十课时 探究弹簧弹力与形变量的关系-2027年高考物理一轮复习课件（含解析版讲义），文件包含指对幂函数的图象与性质解析版pdf、指对幂函数的图象与性质学生版pdf等2份学案配套教学资源，其中学案共30页， 欢迎下载使用。
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
(2025·江苏徐州市检测)唐同学和李同学一起用实验探究胡克定律，他们把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图甲所示。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧弹力F和相关数据。(1)唐同学根据实验数据，绘制的弹力F与x的关系图像如图乙所示，图中x表示　　。A.弹簧的形变量B.弹簧形变量的变化量C.弹簧处于水平状态下的自然长度D.弹簧处于竖直状态下的自然长度
(2)李同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，根据实验数据绘制F与x图像(未画出)，发现图像中表示弹簧a的图线斜率小于表示弹簧b的图线斜率，由此可知弹簧a的劲度系数　　(填“大于”“等于”或“小于”)弹簧b的劲度系数。
(3)实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小，可视为轻质弹簧，若把该类弹簧在铁架上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态大致如右图中的　　。
(4)两位同学分别用同一弹簧来做实验，其中唐同学是测出弹簧处于竖直状态且不挂钩码时的弹簧长度作为原长，李同学是测出弹簧自然水平放置时的弹簧长度作为原长。两位同学完成实验后，得到如下F-x图像；其中实线是唐同学的，虚线是李同学的，则下列图像正确的是　　。
(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)。
实验：探究两个互成角度的力的合成规律
在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某小组进行实验的主要步骤是：(Ⅰ)如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条一端，橡皮条另一端固定，橡皮条原长为GE；(Ⅱ)通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，
小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，静止于O点，橡皮条伸长的长度为EO，如图乙所示。记录O点位置以及F1、F2的大小和方向；(Ⅲ)撤去F1、F2，改用一个弹簧测力计拉小圆环，仍使它静止于O点，此时弹簧测力计的示数为F，如图丙所示。记录F的大小和方向；(Ⅳ)图丁是在白纸上根据实验记录进行猜想后画出的力的合成图示。
(1)本实验中，我们采用的研究方法是　　。A.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法D.理想模型法
(2)关于该实验，下列说法正确的是　　。A.实验前必须对弹簧测力计进行校准和调零B.连接弹簧测力计的细绳之间夹角 越大越好C.进行图丙的实验操作时，也可以 用一个弹簧测力计将小圆环拉到 O点之外的其他点D.重复实验再次进行验证时，小圆环到达的平衡位置O可以与前一组不同
(3)图丁中F'是以F1、F2为邻边构成的平行四边形的对角线，实验中一定沿GO方向的是　　(选填“F”或“F'”)。
某物理兴趣小组的同学在家中找到一根轻弹簧，并准备了装有水的矿泉水瓶、刻度尺、三角板、弹簧测力计和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则。其操作如下：
A.在竖直木板上用图钉固定一张白纸，把轻弹簧一端固定在O点，弹簧自然水平放置时，另一端在O'点；B.如图甲所示，三根轻绳的结点为A，L1连接轻弹簧，L2连接弹簧测力计，L3连接盛有水的矿泉水瓶。调整弹簧测力计的拉力大小和方向，使L1水平；
C.去掉L3及矿泉水瓶，重新水平拉弹簧测力计；D.整理实验器材；E.根据实验记录的数据及痕迹，作图验证平行四边形定则。根据以上操作，回答以下问题：(1)本实验采用的研究方法是　　 　　法。
(2)步骤B中除记录弹簧测力计的示数F1和方向外，还需记录　　　　　　　　。
(3)为达到实验目的，还需测量矿泉水瓶及水的重力。完成步骤C后，用弹簧测力计测量矿泉水瓶及里面水的重力，如图乙所示，则矿泉水瓶及里面水的重力F2为　　 N，根据记录的数据和痕迹完成平行四边形定则的验证。
(4)在上述实验中，把矿泉水瓶换成另一个轻弹簧测力计拉绳L3。把轻弹簧水平拉开一段位移后，这时绳L2、L3的夹角为120°，保持结点A的位置不变、绳L1水平、绳L2的方向不变，逐渐减小绳L2、L3的夹角直至夹角为60°的过程中，下列关于两个弹簧测力计示数的说法正确的是　　。A.拉绳L2的弹簧测力计的示数先变小后变大B.拉绳L2的弹簧测力计的示数一直变小C.拉绳L3的弹簧测力计的示数一直变小D.拉绳L3的弹簧测力计的示数先变小后变大
精练高频考点提升关键能力
1.(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)。
2.(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”)。
3.(2025·江苏南通市检测)某实验小组在做“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验。(1)小王同学按照图甲安装好实验装置，让毫米刻度尺0刻度线与弹簧上端平齐，弹簧自然伸长时长度为l0，在弹簧下端挂一个质量为m的钩码，静止时弹簧长度为l1，
如图所示，其示数为　　　 cm。当地重力加速度为g，弹簧的劲度系数可以表示为　　 (用l0、m、l1、g表示)。
(2)小王测得的劲度系数比弹簧的标称值小，可能的原因是　　。A.g值取10 m/s2B.没有考虑弹簧的重力C.刻度尺没有竖直放置
(3)另一小组同学利用如图乙所示装置完成实验：水平放置的压力传感器上叠放着连接轻弹簧的重物，左侧固定有0刻度线在底端的竖直刻度尺。竖直
向上缓慢地拉动弹簧，分别记录刻度尺示数x和对应的传感器示数FN。①如图丙所示，以FN为纵轴、x为横轴的坐标系中，描点画出FN-x图像，由图像求得弹簧的劲度系数为_______ N/m。
②若该实验中压力传感器没有校零，对弹簧劲度系数的测量结果是否有影响，说明理由　　　　 　　　。
4.(2026·江苏扬州市检测)某实验小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时，操作有：①记录O点的位置和两拉线的方向，并读出两弹簧测力计的示数F1和F2；②撤去F1、F2，改用一个力单独拉住小圆环，仍
使它处于O点；记录拉线的方向，并读出弹簧测力计的示数F'；③将白纸固定在木板上，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定在G点；用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，使小圆环静止于O点；
④用作图工具进行检验，并改变拉力的大小和方向，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形，进而得出实验结论。⑤用力的图示法画出拉力F1、F2及F'的图示，用虚线把拉力F'的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，围成的形状像是一个平行四边形；
(1)其合理的顺序是　　　　　　；
(2)某次实验中弹簧测力计的示数如图丁所示，则示数为　　　 　　　 N；
2.60(2.58、2.59、2.61、2.62均可)
(3)用作图工具进行检验时，可以以F1、F2为邻边作平行四边形，得出合力的理论值F。下图中符合实验事实的是　　；
(4)下列措施可以减小实验误差的是　　；A.橡皮条应与两拉线夹角的平分线在同一直线上B.用两个弹簧测力计去拉橡皮条时，弹簧测力计 可以与木板不平行C.用两个弹簧测力计去拉橡皮条时，两个拉线的 夹角必须是90°D.拉小圆环的拉线要适当长一点，记录拉线方向的两点要适当远一点
(5)小明同学将其中一个弹簧测力计拆去面板后悬挂在铁架台上，并用刻度尺测出挂不同钩码后弹簧的长度，已知每个钩码重力为0.5 N，得到如表所示的数据：
小明利用Excel作出L-n图像如图戊所示。小明依据图线认为弹簧原长为4.10 cm。你是否同意他的观点？_______请简要说明理由　　　　。
5.(2025·黑吉辽蒙卷·12)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。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。
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　　(填“偏大”或“偏小”)。
(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
(3)写出一条可以使题述装置测量质量范围增大的措施　　　　　 　。
减小细绳1与竖直方向的夹角(合理即可)