高中物理关于探究弹力和弹簧伸长的关系的实验
高中物理二轮专题——弹簧模型(解析版)
高中物理第二轮专题——弹簧模型高考分析：轻弹簧是一种理想化的物理模型，以轻质弹簧为载体，设置复杂的物理情景，考查力的概念，物体的平衡，牛顿定律的应用及能的转化与守恒，是高考命题的重点，此类命题几乎每年高考卷面均有所见。
由于弹簧弹力是变力,学生往往对弹力大小和方向的变化过程缺乏清晰的认识，不能建立与之相关的物理模型并进行分类，导致解题思路不清、效率低下、错误率较高。
在具体实际问题中，由于弹簧特性使得与其相连物体所组成系统的运动状态具有很强的综合性和隐蔽性，加之弹簧在伸缩过程中涉及力和加速度、功和能等多个物理概念和规律,所以弹簧类问题也就成为高考中的重、难、热点.我们应引起足够重视。
弹簧类命题突破要点：1。
弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。
当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.在题目中一般应从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置，现长位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化.2.因弹簧（尤其是软质弹簧）其形变发生改变过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变.因此，在分析瞬时变化时，可以认为弹力大小不变，即弹簧的弹力不突变.3.在求弹簧的弹力做功时，因该变力为线性变化,可以先求平均力，再用功的定义进行计算，也可据动能定理和功能关系：能量转化和守恒定律求解.同时要注意弹力做功的特点:W k=-（kx22-kx12），弹力的功等于弹性势能增量的负值或弹力的功等于弹性势能的减少。
弹性势能的公式E p=kx2,高考不作定量要求，该公式通常不能直接用来求弹簧的弹性势能，只可作定性讨论。
因此，在求弹力的功或弹性势能的改变时，一般以能量的转化与守恒的角度来求解。
一、“轻弹簧”类问题在中学阶段，凡涉及的弹簧都不考虑其质量,称之为“轻弹簧”，是一种常见的理想化物理模型。
由于“轻弹簧”质量不计，选取任意小段弹簧,其两端所受张力一定平衡，否则,这小段弹簧的加速度会无限大。
2.3.2 胡克定律(导)—教科版高中物理必修一学案
2.3.2 胡克定律【学习目标】1.探究弹簧的弹力跟弹簧伸长（或压缩）量的关系。
2. 通过实验知道在弹性限度内，形变量越大弹力越大，知道胡克定律。
【重点难点】重点：探究弹簧的弹力跟弹簧伸长（或压缩）量的关系难点：实验正确的操作及误差分析.【自主学习】1. 回顾课本实验操作，分析实验中操作错误的原因及影响实验结果的因素：（1）一定要选用质量标准的钩码。
（2）用直尺和天平测量时，读数方法不恰当，会给计算结果带来直接影响。
（3）弹簧所挂钩码的总重力不能使弹簧超出其。
（4）计算劲度系数K时最好用图像法，即根据表格画出F―X图像，求出图像的斜率就行。
（5）你在读数时必须保证是静止的。
2.胡克定律F=__________（1）上式适用于发生弹性形变（在弹性限度内）时，弹簧拉伸或压缩形变所产生的弹力的大小计算．（2）式中的k为__________，是弹簧本身的一种物理性质，与外力无关，其大小只与弹簧的长短、粗细及材料有关．（3）x为___________。
【交流讨论】实验探究时测弹簧的原长时是讲弹簧放在水平桌面测还是挂在铁架台上后再测？【成果展示】展示学生交流讨论成果【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）【学以致用】类型一、实验题探究例1、在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”中，关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的( ) A．先测量弹簧的原长，后竖直悬挂B．先竖直悬挂，后测量弹簧的原长C．先后顺序对实验结果无影响D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自身重量举一反三【变式1】在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，弹簧弹力的大小为F，弹簧的形变量(伸长量或压缩量)为x，下列说法正确的是()A．实验中k的具体数值只能用逐个计算的方法求出来，而没有其他的方法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直线可求出k值D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律【变式2】一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力F与弹簧长度L的图象．如图所示，下列表述正确的是( )A．a的原长比b的长 B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小 D．测得的弹力与弹簧的长度成正比类型二、胡克定律的理解例2、关于弹簧的劲度系数k，下列说法中正确的是（）A.与弹簧所受的拉力有关，拉力越大，k值也越大B.与弹簧发生的形变有关，形变越大，k值越小C.由弹簧本身决定，与弹簧所受的拉力大小及形变程度无关D.与弹簧本身特征、所受拉力大小、形变的大小都有关举一反三【变式】关于胡克定律，下列说法正确的是( )A ．由F ＝kx 可知，在弹性限度内弹力F 的大小与弹簧形变量x 成正比B ．由k ＝Fx可知，劲度系数k 与弹力F 成正比，与弹簧的长度改变量成反比 C ．弹簧的劲度系数k 是由弹簧本身的性质决定的，与弹力F 的大小和弹簧形变量x 的大小无关D ．弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时弹力的大小类型三、胡克定律的应用例3．如图所示，一根弹簧没有悬挂重物时，其自由端B 正对着刻度尺的零刻度线，挂上100 N 重物时，正对着刻度20，试问：(1)当弹簧分别挂50 N 和150 N 重物时，自由端B 所对刻度尺的刻度是多少？(2)若自由端B 所对刻度是18，这时弹簧下端挂了多重的重物？举一反三【变式】如图所示，两木块的质量分别为m 1和m 2，两轻质弹簧A 、B 的劲度系数分别为k 1和k 2，若在m 1上再放一质量为m 0的物体，待整个系统静止时，m 1下降的位移为多少？参考答案【自主学习】1.弹性限度、重物、2.kx、劲度系数、形变量类型一、实验题探究例1、B举一反三【变式1】C【变式2】B类型二、胡克定律的理解例2、C举一反三【变式】ACD类型三、胡克定律的应用例3．(1)10cm 30cm (2)90N举一反三【变式】2121 0)( k k kkgm。
新教材高中物理第三章相互作用力力1第2课时实验探究弹簧弹力与形变量的关系课件新人教版必修
＝
（60－10）×10－3×9.8 （12－2）×10－2
N/m＝4.9
N/m。同理砝码盘质量m＝
k（Lx－L0） g
＝
4.9×（27.35－25.35）×10－2
9.8
kg＝0.01 kg＝10 g。
答案：(1)竖直 (2)静止 L3 1 同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，设计了如图甲所示
代表 符号
L0
Lx
L1
L2
L3
L4
L5
L6
数值 /cm
25.35
27.35
29.35
31.30
33.4
35.35
37.40
39.30
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”)
【创新角度】 (1)弹簧放置：教材原型实验中弹簧是竖直放置的，创新措施可以将弹簧改为水 平放置。 (2)弹簧压缩：教材原型实验中弹簧被重物拉伸，创新措施可以改为用重物将弹 簧压缩。 (3)弹力的测量：教材原型实验中使用二力平衡的方法测量的弹簧弹力，创新措 施可以改为使用力学传感器测量。 (4)弹簧的个数：教材原型实验中仅使用了一个弹簧，创新措施可以改为两个弹 簧串联或并联。
弹簧总长度l/cm 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50
弹力大小F/N
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
(1)关于本实验，下列说法正确的是__________。 A．悬吊钩码时，应在钩码静止后再读数 B．应在弹簧的弹性限度范围内进行测量 C．在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态 D．在测量弹簧原长时，应将弹簧平放在水平桌面上，使其自然伸长，并测出其 长度 (2)根据上述实验数据，在图乙所示的坐标纸上，作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长 度l之间的关系图像，并求出该弹簧的劲度系数k＝__________N/m。
高中物理(新人教版)必修第一册同步习题：重力与弹力(同步习题)【含答案及解析】
第三章相互作用——力1重力与弹力基础过关练题组一重力重心1.关于重力的大小及重心的位置,以下说法中正确的是()A.重力是物体本身具有的力,大小与物体的质量成正比B.静止在水平面上的物体对水平面的压力一定小于其所受的重力C.重力只作用在物体的重心上,重心的位置总在物体的几何中心D.重力是由于地球对物体的吸引而产生的,重力的施力物体是地球2.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中,重心最接近甚至低于横杆的是()3.歼-20战机是我国最新研制出的第五代隐身重型歼击机。
它以隐身性、高机动性以及先进的航电系统让世界震惊。
关于歼-20战机的受力,下列说法正确的是()A.战机受到的重力指向地心B.战机受重力的同时,也对地球产生引力C.战机向前运动的推力无施力物体D.战机匀速飞行,它不受重力作用4.如图所示,“马踏飞燕”是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶,是我国古代雕塑艺术的稀世之宝。
飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,是因为()A.马跑得快B.马蹄大C.马的重心在飞燕上D.马的重心位置和飞燕(视为质点)在一条竖直线上题组二物体的形变和弹力5.足球运动是目前全球体育界最具影响力的项目之一,深受青少年喜爱。
如图为三种与足球有关的情景。
下列说法正确的是()A.甲图中,静止在草地上的足球受到的弹力就是它所受的重力B.乙图中,静止在光滑水平地面上的两个足球由于接触而受到相互作用的弹力C.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于足球发生了形变D.丙图中,落在球网中的足球受到弹力是由于球网发生了形变6.(多选)玩具汽车停在模型桥面上,如图所示,下列说法正确的是()A.桥面受向下的弹力,是因为汽车发生了形变B.汽车没有发生形变,所以汽车不受弹力C.汽车受向上的弹力,是因为桥面发生了弹性形变D.汽车受向上的弹力,是因为汽车发生了形变题组三弹力的有无及其方向的判断7.如图所示,球A在斜面上,被竖直挡板挡住而处于静止状态,关于球A所受的弹力,以下说法正确的是()A.球A仅受一个弹力作用,弹力的方向垂直斜面向上B.球A受两个弹力作用,一个水平向左,一个垂直斜面向下C.球A受两个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上D.球A受三个弹力作用,一个水平向右,一个垂直斜面向上,一个竖直向下8.如图所示是我国的极地考察破冰船——“雪龙号”。
单元检测：研究弹力与弹簧伸长的关系
研究弹力与弹簧伸长的关系1.(2009·广东理基)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度关系的图象如图实－3－7所示.下列表述正确的是() 图实－3－7A.a的原长比b的长B.a的劲度系数比b的大C.a的劲度系数比b的小D.测得的弹力与弹簧的长度成正比解析：图象的横轴截距表示弹簧的原长，A错误；图象的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C 错误；图象不过原点，D错误.答案：B2.(2010·临沂质检)如图实－3－8甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连.当对弹簧施加变化的作用力(拉力或压力)时，在电脑上得到了弹簧形变量与弹簧产生的弹力大小的关系图象，如图实－3－8乙所示.则下列判断正确的是()图实－3－8A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比B.弹力增加量与对应的弹簧长度的增加量成正比C.该弹簧的劲度系数是200 N/mD.该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变解析：由图乙知，F－x是一个过原点的直线，k＝200.10N/m＝200 N/m，可知A错，B、C、D 正确.答案：BCD3.(2010·安徽省两地三校联考)某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝25.0 cm，且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒内，但测力计可以同弹簧的下端接触)，如图实－3－9甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F－l变化的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为N /m ，弹簧的原长l 0＝ m .图实－3－9解析：由胡克定律可得F ＝kx ＝k(h ＋l －l 0)＝k(h －l 0)＋kl.因此F －l 图线的斜率即为弹簧的劲度系数k ＝30－200.2－0.1N /m ＝100 N /m ，k(h －l 0)＝10 N ，得l 0＝0.15 m.答案：100 0.154.用如图实－3－10甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A 点，另一端B 用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm 的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P 对应刻度如图实－3－10乙中ab 虚线所示，再增加一个钩码后，P 点对应刻度如图实－3－10乙中cd 虚线所示，已知每个钩码质量为50 g ，重力加速度g ＝9.8 m/s 2，则被测弹簧的劲度系数为 N/m.挂三个钩码时弹簧的形变量为 cm.图实－3－10解析：对钩码进行受力分析，根据平衡条件和胡克定律，得 2mg ＝k (l －l 0) 3mg ＝k (l ′－l 0)则k ＝mg l ′－l ＝50×10－3×9.87×10－3N/m ＝70 N/m 挂三个钩码时，可列方程 (m ＋m ＋m )g ＝k Δx ′Δx ′＝3mg k ＝3×50×10－3×9.870 m＝2.10×10－2 m ＝2.10 cm. 答案：70 2.105.某同学用如图实－3－11所示装置做“探究弹力和弹簧伸长关系”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 m/s 2) 图实－3－11 钩码质量(1)根据所测数据，在图实－3－12所示的坐标纸上作出弹簧指针所指的标尺的刻度x 与钩码质量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关系满足胡克定律，这种规格的弹簧的劲度系数为 N/m.图实－3－12解析：(1)根据题目中所测量的数据进行描点，然后用平滑的曲线(或直线)连接各点，在连接时应让尽量多的点落在线上，偏差比较大的点舍去，不在线上的点尽量均匀分布在线的两侧，如图所示.(2)根据所画图象可以看出，当m ≤5.00×102 g ＝0.5 kg 时，标尺刻度x 与钩码质量m 成一次函数关系，所以在F ≤4.9 N 范围内弹力大小与弹簧伸长关系满足胡克定律，由胡克定律F ＝k Δx 可知，图线斜率的大小在数值上等于弹簧的劲度系数k ，即k ＝ΔF Δx ＝ 4.9 N 19.6×10－2 m ＝25.0 N/m. 答案：(1)见解析 (2)0～4.9 25.06.(2008·北京高考)某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k .做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上.当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L 0；弹簧下端挂一个50 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 1；弹簧下端挂两个50 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 2；……；挂七个50 g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 7. (1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 和 . 代表(2)实验中，L 3和L 7两个值还没有测定，请你根据图实－3－13将这两个测量值填入上表中.图实－3－13(3)为了充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d 1＝L 4－L 0＝6.90 cm ，d 2＝L 5－L 1＝6.90 cm ，d 3＝L 6－L 2＝7.00 cm. 请你给出第四个差值：d 4＝ ＝ cm.(4)根据以上差值，可以求出每增加50 g 砝码的弹簧平均伸长量ΔL .ΔL 用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为：ΔL ＝ ，代入数据解得ΔL ＝ cm. (5)计算弹簧的劲度系数k ＝ N/m.(g 取9.8 m/s 2) 解析：(1)L 5、L 6两组数据在读数时均没有估读值.(2)根据表格已知读数，刻度尺上端的刻度数小，因而L 3＝6.85 cm ，L 7＝14.05 cm.(3)题中三组数据在寻求多挂4个砝码形成的长度差，故d 4＝L 7－L 3＝(14.05－6.85)cm ＝7.20 cm. (4)每增加4个砝码弹簧的平均伸长量ΔL 1＝d 1＋d 2＋d 3＋d 44，则每增加1个砝码弹簧的平均伸长量ΔL ＝ΔL 14＝d 1＋d 2＋d 3＋d 44×4，代入数据求得ΔL ＝1.75 cm.(5)由(3)(4)可知，弹力F 和弹簧伸长量ΔL 成正比，即满足F ＝k ΔL ，代入数据 k ＝F ΔL ＝50×10－3×9.81.75×10－2 N/m ＝28 N/m.答案：(1)L 5 L 6 (2)6.85 14.05 (3)L 7－L 3 7.20(4)d 1＋d 2＋d 3＋d 44×41.75 (5)287.橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x 与弹力F 成正比，即F ＝kx ，k 的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L 、横截面积S 有关，理论与实践都表明k ＝Y SL ，其中Y 是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量.(1)在国际单位制中，杨氏模量Y 的单位应该是 ( ) A.N B.m C.N/m D.Pa(2)有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图实－3－14 所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y 的值.首先 利用测量工具a 测得橡皮筋的长度L ＝20.00 cm ，利用 测量工具b 测得橡皮筋未受到拉力时的直径D ＝4.000 mm ，那么测量工具a 应该是 ，测量工 图实－3－14 具b 应该是 .(3)下面的表格是橡皮筋受到的拉力F 与伸长量x 的实验记录.请作出F －x 图象，由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k ＝ N/m. (4)这种橡皮筋的Y 值等于 .解析：(1)在弹性限度内，弹力F 与伸长量x 成正比，F ＝kx ，又根据题意可知，k ＝YS /L . 则F ＝kx ＝Y SL ·x得出杨氏模量Y ＝FLxS各物理量取国际单位得杨氏模量的单位是N/m 2＝Pa ，选项D 正确. (2)根据精确度判断可知a 为毫米刻度尺，b 为螺旋测微器.(3)根据表格数据，描点、连线，可得F －x 图象如图所示.根据斜率的物量意义表示劲度系数k ， k ＝Fx≈3.1×102 N/m.(4)根据Y ＝kL /S 求得，Y ≈5×106Pa.答案：(1)D(2)毫米刻度尺螺旋测微器(3)图象见解析图 3.1×102(4)5×106 Pa8.(2010·南京模拟)17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律.受此启发，一学习小组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：A.有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比.B.他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设.C.通过实验取得如下数据：D.同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善.(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是、.(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正.解析：确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”；实验过程和测量数据属“搜集证据”.研究伸长量x与拉力F、长度L、直径D的关系时，采用控制变量法，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种方法称为控制变量法.这是物理实验中的一个重要研究方法.答案：(1)B C(2)他们的假设不是全部正确.在弹性限度内，金属丝(杆)的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝(杆)的长度成正比。
高中物理弹力教案 弹力高中物理教案(优秀4篇)
高中物理弹力教案弹力高中物理教案（优秀4篇）弹力是高中物理重要的知识点之一，为了加深您对于高中物理弹力教案的写作认知，下面作者给大家整理了4篇弹力高中物理教案，欢迎您的阅读与参考。
高中物理弹力教学设计篇一环节一：新课导入回顾弹力产生的条件，弹力的方向。
从而引出本节新课弹簧弹力大小的探究环节二：规律建立提出问题：弹簧形变时的弹力跟它发生的形变有什么关系？并且做出引导，用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，系统静止时，弹簧的弹力等于所悬挂钩码的重力，弹簧的长度及伸长量可由刻度尺测出。
向学生提问：1.如何测量弹簧的形变量x?2.如何测量弹簧弹力F的大小？3.如何描绘F-x关系较简洁直观？学生讨论，并得到实验方法：将弹簧上端固定在铁架台的支架上，下端挂上钩码静止时，弹力大小等于重物受的重力，以此测量弹力的大小F，从固定于竖直支架上的刻度尺上测出悬挂重物时弹簧的伸长量x(或总长度)。
说明注意事项：1.本实验要求定量测量，因此要尽可能的减小实验误差，标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后在读数；2.说明书中以说明弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度。
学生实验并列表记录实验数据。
教师巡视，并展示表格的参考格式(可以有多种)根据数学知识，以弹簧弹力为纵轴，弹簧伸长量为横轴建立坐标系，根据实验数据进行描点连线，找到弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系。
展示学生所化图像，并说一说弹力与弹簧伸长量之间的关系归纳总结：在弹性限度内，弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度成正比环节三：规律的深化给出胡克定律的内容：弹簧发生弹性形变是，弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x称正比，即：F=kx。
1.k为劲度系数，大小有弹簧本身的性质决定，单位：牛顿每米(N/m)。
2.适用范围：在弹簧劲度系数以内。
环节四：规律的应用提出问题：通过本节内容的学习，请同学们开放式地讨论1.从形变与弹力知识去思考，撑杆跳高运动员跳得这么高的主要原因是什么？2.跳水运动员在空中滞空时间主要由哪方面决定？环节五：小结作业总结回顾本节课的知识点。
高中物理【实验：探究弹簧弹力与形变量的关系】优质学案
高中物理【实验：探究弹簧弹力与形变量的关系】优质学案授课提示：对应学生用书第65页一、实验目的1．探究弹簧弹力与形变量的关系。
2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法。
二、实验思路1．弹簧受力会发生形变，形变的大小与受到的外力有关。
沿着弹簧的方向拉弹簧，当形变稳定时，弹簧的弹力与使它发生形变的拉力在数值上是相等的。
用悬挂法测量弹簧的弹力，利用的是钩码和弹簧静止时弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力相等。
2．弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可由弹簧拉长后的长度减去弹簧的原长来计算。
3．建立坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探究弹簧弹力与形变量的关系。
三、实验器材轻弹簧、钩码(一盒)、刻度尺、铁架台、三角板、重垂线、坐标纸等。
四、进行实验1．按如图所示安装实验装置，记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度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。
1234567F/N0l/cmx/cm01．以弹力F (大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x 为横坐标，用描点法作图。
连接各点，得出弹力F 随弹簧伸长量x 变化的图线。
由实际作出的F -x 图像可知，图线为过原点的直线。
2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达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。
六、误差分析产生原因 减少方法偶然误差 读数、作图误差 (1)多组测量(2)所挂钩码的质量差适当大些系统误差 弹簧自重选轻弹簧 七、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度。
2．每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使坐标上描的点尽可能稀一些，这样作出的图线更精确。
高中物理-胡克定律和平行四边形法则
高中物理-胡克定律和平行四边形法则1.某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k 。
做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。
当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L 0，弹簧下端挂一个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 1；弹簧下端挂两个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 2；……;挂七个50g 的砝码时，指针指示的刻度数值记作L 7。
①下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是 _和 __。
测量记录表：32③为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：cm L L d 90.6041=-= cm L L d 90.6152=-= cm L L d 00.7263=-=。
请你给出第四个差值：d A = ＝ cm 。
④根据以上差值，可以求出每增加50g 砝码的弹簧平均伸长量L ∆。
L ∆用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为：L ∆＝ ，代入数据解得L ∆＝ cm 。
⑤计算弹簧的劲度系数k ＝ N/m 。
（g 取9.8m/s 2） 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________方向(填“水平”或“竖直”)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10 g 砝码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：③如图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________的差值(填“L0”或“Lx ”)。
④由图可知弹簧的劲度系数为________N/m ；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)。
高中物理20个实验大全
探究弹力和弹簧伸长的关系（胡克定律）
探究弹力与弹簧伸长量的定量关系
轻质弹簧、钩码、刻度尺、铁架台等
需区分弹簧总长度和弹簧伸长量
4
验证力的平行四边形定则
实验研究合力与分力之间的关系，验证力的平行四边形定则
方木板、白纸、图钉、橡皮条、弹簧秤等
弹簧秤需良好，拉动时避免产生摩擦，实验在同一水平面内进行
5
验证动量守恒定律
探究滑动摩擦力的影响因素
通过实验，探究滑动摩擦力的影响因素
木块、木板、弹簧秤等
需确保测量工具的精度和实验的准确性
19
验证光的折射定律
通过实验，验证光的折射定律
光源、透镜、半圆形玻璃砖等
需确保实验环境的黑暗度，避免光线干扰
20
探究光的干涉和衍射现象
通过实验，探究光的干涉和衍射现象
光源、双缝板、单缝板、屏幕等
15
羽钱管实验（牛顿管实验）
验证自由落体运动的规律
牛顿管、羽毛、金属片等
需确保实验环境的真空度，避免空气阻力影响
16
测反应时间
通过实验，测量人的反应时间
尺子、秒表等
需确保测量工具的精度和实验的准确性
17
伽利略斜面实验
验证物体在斜面上的运动规律
斜面、小球、刻度尺等
需保证斜面的平整度和小球的运动稳定性
18
10
测定金属的电阻率
测定金属的电阻率，并练习使用螺旋测微器
金属丝、电流表、电压表、滑动变阻器等
测量金属丝长度和直径时需注意精度
11
测滑块在气垫轨道上滑行的速度
通过气垫轨道和打点计时器，测量滑块的速度
气垫轨道、滑块、打点计时器等
需保证气垫轨道的平整度和滑块的运动稳定性
2019—2020学年高中物理新人教版必修第一册 实验探究弹簧弹力与形变量的关系 同步练习(解析版
(1)实验中， 的值还未读出，请你根据上图将这个测量值填入记录表中_________。
(2)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了四个差值： ， ， ， 。根据以上差值，可以求出每增加50 g砝码的弹簧平均伸长量 。 用 、 、 、 表示的式子为 _________________。
（3）测量出重锤质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度x1，并按甲图所示将光电门的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲度系数k=__________（用题目所给字母符号表示）。
（4）用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条下边缘回到弹簧原长标记指针处（保持细线竖直），迅速释放重锤使其无初速下落，光电门记下遮光条经过的时间△t，则此时弹簧的弹性势能Ep=__________（用题目所给字母符号表示）。
（1）由此图线可得出的结论是____________。
（2）弹簧的劲度系数为_______N/m，弹簧的原长l0＝_______m.
7．为了探究弹力F与弹簧伸长量x的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为________________。甲、乙两根弹簧的劲度系数分别为：________N/m、________N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧________（填“甲”或“乙”）。
表中有一个数值记录不规范，代表符号为________．
(3)下图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________的差值(填“L0”或“Lx”)．
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1
高中物理关于探究弹力和弹簧伸长的关系的实验
实
验
目
的
1.探究弹力和弹簧伸长的关系。
2.学会利用图像法处理实验数据，探究物理规律。 实验原理
实
验
器
材
铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩
码(若干)、铅笔、铅垂线、坐标
纸等。
1.如图所示，弹簧在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相等。
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，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐
标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得
的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根
据实验所得的图线，就可探知弹力大小与弹簧伸长量
间的关系。
1．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。
(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩
码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________ cm。
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法
是________。(填选项前的字母)
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造
成这种现象的主要原因是__________________________________________。
解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm。
(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损
2
坏弹簧。
(3)AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的。
答案：(1)6.93 (2)A (3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
2．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m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，还需要的实验器材有：________。
(2)实验中需要测量的物理量有：_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m。图
线不过原点是由于__________________。
(4)为完成该实验，设计实验步骤如下：
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、…钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的
刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式。首先尝试写成一次函数，如果不行，则考
虑二次函数；
F．解释函数表达式中常数的物理意义；
G．整理仪器。
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：______________________________
__________________________________________。
解析：(1)根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量。
(2)根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹
簧对应的长度)。
(3)取图像中(0.5,0)和(3.5,6)两个点，代入F＝kx解得k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力，使得弹
簧不加外力时就有形变量。
(4)根据实验操作的合理性可知先后顺序为C、B、D、A、E、F、G。
答案：(1)刻度尺 (2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)200 弹
簧自身的重力 (4)CBDAEFG
3.(2018·全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托
3
盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐
的装置，简化为图中的指针。
现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时
标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，
标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数
为________ N/m(保留三位有效数字)。
解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为
37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm。
弹簧形变量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm，
砝码平衡时，mg＝kx，
所以劲度系数k＝mgx＝0.100×9.801.825×10－2 N/m≈53.7 N/m。
答案：3.775 53.7
4．(2019·黄山模拟)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10 g砝码，弹簧长度依次记为L1至L6。数据如表：
符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6
数值/cm 25.35 27.35 29.35 31.30 33.4 35.35 37.40 39.30
表中有一个数值记录不规范，符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为________。
(3)如图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)由图可知弹簧的劲度系数为________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g。(结果均
保留两位有效数字，重力加速度取9.8 m/s2)
解析：(1)为保证弹簧的形变只由砝码和砝码盘的重力引起，所以弹簧轴线和刻度尺均应在竖直方向。
(2)弹簧静止时，才能读取其长度；表中的数据L3与其他数据有效数字位数不同，所以数据L3记录不
规范，规范数据应读至厘米位的后两位，精确至mm，所以刻度尺的最小分度为1 mm。
(3)由题图知所挂砝码质量为0时，x为0，所以x＝L－Lx。
4
(4)由胡克定律F＝kΔx可知，mg＝k(L－Lx)，即mg＝kx，所以图线斜率为ΔmΔx＝kg，则弹簧的劲度系
数k＝ΔmgΔx＝60－10×10－3×9.812－2×10－2 N/m＝4.9 N/m；同理砝码盘质量m＝kLx－L0g＝
4.9×27.35－25.35×10
－2
9.8
kg＝0.01 kg＝10 g。
答案：(1)竖直 (2)静止 L3 1 mm (3)Lx
(4)4.9 10