1、第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系必备知识基础练一、选择题题组一 实验步骤、原理1在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，关于操作步骤的先后顺序，下列说法正确的是()先测量原长，后竖直悬挂先竖直悬挂，后测量原长先后顺序对实验结果无影响先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重A B C D【解析】选 D。为了准确测量弹簧的原长，并消除重力带来的影响，应先将弹簧悬挂，再测原长，故正确，故选 D。2关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，下列说法正确的是()A实验中 k 的具体数值必须计算出来B如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度 L 代替 x，F-L 图线也是过原点的一条直线C利用 F-x
2、 图线可求出 k 值D实验时要把所有点连到线上，才能探索到真实规律【解析】选 C。因为是同一条弹簧，劲度系数一样，无需具体计算 k 值，A 错误；用弹簧长度 L 代替 x，F-L 图线不过原点，B 错误；在 F-x 图像中图像的斜率表示劲度系数的大小，故利用 F-x 图线可以求出 k 值，C 正确；实验时并非把所有点连到线上，而是让直线尽量多的穿过各点，不能穿过的尽量分布在图像的两侧，这样可以剔除误差比较大的点，D 错误。题组二 图像法处理实验数据3某同学在探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系的实验中，用图像法处理数据时，误把弹簧的总长度作为横坐标，然后描点作图，其他步骤都正确，则作出的图像可能是()
3、【解析】选 C。误把弹簧的总长度作为横坐标，根据 Fkx，则有 Fk(Lx)，L 是弹簧的总长度，而 x 是弹簧的原长。当不挂钩码时，无弹力，但有长度，但弹力与长度的关系仍是线性关系。二、非选择题4某同学利用如图甲装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)在安装刻度尺时，刻度尺零刻度线应在_(选填“上”或“下”)。(2)他通过实验得到图乙所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线。由此图线可得该弹簧的原长 x0_cm，劲度系数 k_N/m。(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)安装刻度尺时，刻度尺的零刻度线在上。(2)当 F0 时，弹簧处于原长，即横轴截距表示原长，则 x04
4、.0 cm，图线的斜率表示劲度系数，则kFx 8（204）102 N/m50 N/m。答案：(1)上(2)4.0 505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关系的实验。(1)实验中还需要的测量工具有_。(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量 m，横轴是弹簧的形变量 x。由图乙可知：图线不通过原点的原因是由于_；弹簧的劲度系数k_N/m(g 取 10 m/s2)。(3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧 a 和 b，画出弹簧弹力 F 与弹簧长度 L的 F-L 图像。下列正确的是_。Aa 的原长比 b 的长Ba 的劲度系数比 b
5、的大Ca 的劲度系数比 b 的小D弹力与弹簧长度成正比【解析】(1)需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有：刻度尺；(2)图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比，则有 kFx，代入数据解得 k5 N/m，由乙图可知，当 F0 时，x 大于零，说明没有挂重物时，弹簧有伸长量，是由于弹簧自身的重力造成的；(3)在图像中横截距表示弹簧的原长，故 b 的原长比 a 的长，故 A 错误；在图像中斜率表示弹簧的劲度系数 k，故 a 的劲度系数比 b 的大，故 B 正确，C 错误；弹簧的弹力满足胡克定律，弹力与弹簧的形变量成正比，故 D 错误。故选 B。答案：(1)刻度尺(2)弹簧
6、自身重力 5(3)B6某同学用长度、粗细等完全相同的 A、B、C 三根弹簧(可能材料不同)来探究弹簧弹力与弹簧伸长的关系，根据所测数据绘出了如图所示伸长量 x 与拉力 F 的关系图(A、C 可认为重合)，并将三根弹簧制成了弹簧测力计，请回答：(1)弹簧 A、C 的劲度系数为_N/m，B 图线上端成曲线是因为_。(2)制成的三个弹簧测力计中，精确度较低的弹簧测力计是_。(选填“A”“B”或“C”)【解析】(1)注意该图像中纵坐标为伸长量，横坐标为拉力，斜率的倒数为劲度系数，则弹簧 A、C 的劲度系数为 k 40.04 N/m100 N/m；B 图线上端成曲线是因为弹力超出了弹簧的弹性限度。(2)
7、在施加相同拉力的情况下，伸长越明显的弹簧，测量会越精确，从图像上可以看出精确度较低的弹簧测力计是 B。答案：(1)100 弹力超出了弹簧的弹性限度(2)B关键能力综合练一、选择题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【解析】选 A、B。应根据实验使用弹簧情况来确定弹簧是水平测量还是竖直测量，A 错误；刻度尺应竖直固定在弹簧附近，不能紧靠弹簧固定，B 错误；在弹簧
8、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，C 正确；只有弹簧稳定后读取的数据才准确，D 正确。二、非选择题2“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验装置如图所示，测得弹簧未挂钩码时的长度 L0，在弹簧下端挂上一个钩码，平衡时测出弹簧的总长度 L，依次增加钩码并测出对应弹簧的总长度。已知每个钩码的质量均为 m，重力加速度为 g，弹簧的形变始终保持在弹性限度内。则：(1)只挂一个钩码时，弹簧的弹力大小为_(选填“A”或“B”)。AmgB2mg(2)只挂一个钩码时，弹簧的伸长量为_(选填“A”或“B”)。AL BLL0(3)当挂上两个钩码后，弹簧的劲度系数将_(选填“A”或“B”)。A变大
9、B不变【解析】(1)只挂一个钩码时，弹簧的弹力大小等于钩码的重力大小，即弹力大小为 mg，故选 A。(2)根据胡克定律，只挂一个钩码时，弹簧的伸长量为 LLL0，故选 B。(3)弹簧的劲度系数是由弹簧本身决定的，则当挂上两个钩码后，弹簧的劲度系数将不变，故选 B。答案：(1)A(2)B(3)B3某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验。(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持_(选填“水平”或“竖直”)状态。(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小 F 与弹簧长度 x 的关系图线。劲度系数k_ N/m。(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图
10、丙所示时，该弹簧的长度 x_cm。【解析】(1)因为弹簧处于竖直状态，为了使刻度尺读数准确，刻度尺应保持竖直。(2)根据胡克定律 Fkx，从图乙可知，劲度系数为 kFx 80204 102 N/m50 N/m。(3)当弹簧秤上的示数如图丙所示时，拉力 F3 N，根据胡克定律可知，此时弹簧形变量为 xFk 350 m6 cm又根据图乙可知，F0 N 时，弹簧原长 L04 cm。所以此时弹簧的总长度为 xL0 x10 cm。答案：(1)竖直(2)50(3)104某位同学在做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验时，所得的数据如表所示。钩码重/N00.51.01.52.02.53.0弹簧长度/cm46.
11、353.160.066.977.580.387.1(1)请在坐标纸中画出弹力 F 与弹簧长度 x 的关系图线。(2)弹簧的劲度系数为_N/m，图像与 x 轴交点的物理意义是_。【解析】(1)(2)图线的斜率表示劲度系数，则 k30.8710.463 N/m7.4 N/m，图像与 x 轴交点的物理意义是弹簧未挂钩码时的伸长量，即弹簧的原长。答案：(1)见解析图(2)7.4 弹簧原长5(金榜原创题)某同学利用图甲所示的装置测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘。通过改变盘中砝码的质量，测得 6 组砝码的质量 m 和对应的弹簧长度，画出 m-l 图线，对应点已在图上标出，如
12、图乙所示。(重力加速度 g 取 10 m/s2)(1)用弹簧秤来测量物质的重力，如图丙的示数为()A4 N B4.0 NC4.00 N D4.000 N(2)采用恰当的数据处理，该弹簧的劲度系数为_N/m。(结果保留 3 位有效数字)(3)请你判断该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果_(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。【解析】(1)由弹簧秤的读数规则可知选 B。(2)由胡克定律 Fk(ll0)mg 可得 mkg lkg l0因此 m-l 图像的斜率表示kg，则有kg 0.0250.1850.11 0.333因此该弹簧的劲度系数为 k100.333 N/m3.33 N/m。(3)劲度系数是根据斜率计算出来的，是否考虑砝码盘的质量对结果无影响，因此该同学得到的实验结果与考虑砝码盘的质量相比，结果相同。答案：(1)B(2)3.33(3.203.50 均可)(3)相同
