高三物理一轮复习力学实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系

试卷第=page66页，总=sectionpages66页试卷第=page55页，总=sectionpages66页2022届一轮复习力学实验：探究弹力和弹簧伸长量的关系131．某物理兴趣实验小组用如图甲所示的铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码以及刻度尺探究弹簧弹力F与弹簧长度l的关系（每个钩码的质量为，重力加速度）。实验中记录的数据如下表：钩码个数24681012141618202224弹簧长度2.94.76.58.310.111.913.715.517.520.023.532.0(1)实验小组同学已经将表中数据描在了图乙的坐标系中，请在图乙中帮助他们画出图线______；(2)根据所作图线及题中所给数据，可求得弹簧的劲度系数为___________；（保留3位有效数字）(3)图线与横轴交点的物理意义是：___________，其值为：___________；（保留2位有效数字）(4)图线后段明显弯曲的原因是：___________。2．实验室中有5根一模一样的弹簧，小明想测量这批弹簧的劲度系数，将弹簧等间距悬挂在水平铁架台上，如图甲所示，1号弹簧不挂钩码，2号挂1个钩码，3号挂2个钩码，依此类推，钩码均相同。计算结果保留3位有效数字。(1)为了更直观地呈现出弹力大小F与伸长量Δx的关系，小明以1号弹簧末端指针中点为原点，做出竖直的y轴及水平的x轴，其中y轴代表____________，x轴代表____________（选填“F”或“Δx”）。(2)为测量弹簧的伸长量，小明取来一把米尺，竖直放置在地上，米尺的100cm刻度刚好与1号弹簧末端指针中点在同一水平线上，测量2号弹簧末端指针中点位置时，如图乙所示，则此时弹簧伸长量为_____________cm。(3)小明更换质量已知的钩码重新进行实验，根据测量的数据做出F-Δx图像，如图丙，则这些弹簧的劲度系数为__________N/m。(4)本实验能够很直观的呈现出弹力与伸长量的关系，但也存在不足，例如________。3．为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码。实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图上标出。（g取9.8m/s2）(1)作出m－l的关系图线______；(2)弹簧的劲度系数为______N/m。4．如图甲所示，用铁架台、待测弹簧和多个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，还需要的测量器材是______。（2）弹簧自然悬挂在铁架台上，待弹簧______时，长度记为L0；弹簧下端逐渐挂上钩码，长度记为Lx。每次增加一个钩码，弹簧长度依次记为L1至L6，数据如下表：代表符号L0L1L2L3L4L5L6数值(cm)27.3529.3531.3033.435.3537.4039.30表中有一个数值记录不规范，代表符号为______。（2）画出钩码质量m与弹簧伸长量x的关系如由图乙，则弹簧的劲度系数为______N/m（结果保留两位有效数字，重力加速度取g＝10m/s2)。5．某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究弹簧弹力与伸长量之间的关系，实验时，在弹簧下端挂钩码，每增加一只钩码记下弹簧的长度，并根据弹簧原长得到弹簧的伸长量，数据记录如下。

钩码个数012345钩码质量m/kg00.050.10.150.20.25弹簧弹力F/N00.5011.522.5弹簧伸长量x/（10-2m）05.009.6014.5019.0023.90(1)根据表中数据在图乙中作出F—x图象；______(2)根据图象可以求得弹簧的劲度系数为______N/m；(3)若该实验小组做此实验时得到如图丙所示的F—x图象，产生这种情况的原因可能是______。6．一同学在探究弹力和弹簧伸长的关系时，将不同的钩码分别挂在竖直悬挂弹簧的下端，钩码重与相应的弹簧总长度数据如下表所示：钩码重（N）036912弹簧总长（cm）(1)请在坐标纸上作出弹簧所受弹力F与弹簧总长L之间的关系图线；（______）(2)由实验图线得到弹簧的劲度系数为________。（结果保留2位有效数字）7．在探究弹簧的弹力与伸长量之间关系的实验中，所用装置如图甲所示，将轻弹簧的一端固定。另端与力传感器连接，其总长度通过刻度尺测得，某同学的实验数据列于下表中。(1)以x为横坐标，F为纵坐标，在图乙的坐标纸上描绘出弹簧的弹力大小与弹簧总长度间的关系图线_______。(2)由图线求得这一弹簧的原长为_____cm，劲度系数为_____N/m。（结果均保留三位有效数字）8．实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”的实验，采用如图甲所示的装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出了小盘中砝码重力随弹簧伸长量变化的图像如图乙所示。(1)利用图像乙，可求得该弹簧的劲度系数为______；(2)利用图像乙，可求得小盘的重为______，小盘的重力会使弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比______。9．小明同学做“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验。(1)小明同学在实验后，根据记录的数据进行处理，描绘出弹簧的伸长量与弹力F相关的点如图乙所示，请你根据所学知识用一定的线来拟合这些点_____。根据拟合的线﹐回答以下问题：(2)本实验中弹簧的劲度系数k=__________N/m。(3)图线中后半部分明显偏离直线，你认为造成这种现象的主要原因是__________。10．某同学用如图所示装置做“探究弹簧伸长和所受拉力关系”的实验他先在弹簧下端挂上一个钩码然后逐个增加钩码，记录弹簧下端指针对应所指的标尺刻度所得数据列表如下：钩码重G/N1.002.003.004.005.00标尺刻度x/10－2m22.9426.8232.1034.6638.60(1)根据记录数据，该同学已在坐标上描出了相应的点，如图所示。请在坐标上画出弹簧指针所指的标尺刻度与钩码重的关系图线______；(2)根据关系图线可确定：这根弹簧的劲度系数为______N/m，原长为______cm。（保留一位小数）答案第=page66页，总=sectionpages66页答案第=page55页，总=sectionpages66页参考答案1．见解析54.4（54~55）弹簧的原长1.1cm形变超过了弹簧的弹性限度【详解】(1)[1]通过平滑的曲线连接，图像如下(2)[2]根据图像的斜率得(3)[3]图线与横轴交点表示，弹力为零时，弹簧的长度，即弹簧的原长。[4]通过(1)图像可知，弹簧的原长为1.1cm。(4)[5]图线后段明显弯曲，主要是因为随着钩码的增加，使弹簧的形变超过了弹簧的弹性限度。导致弹力与弹簧的形变量不在是线性关系。2．ΔxF4.50200不同弹簧劲度系数不一定相同【详解】(1)[1][2]由图甲知，y轴代表弹簧的伸长量，x轴代表弹力大小F。(2)[3]由图乙知，2号弹簧末端指针中点位置对应的刻度为95.5cm，故弹簧伸长量为(3)[4]由图丙得，弹簧的劲度系数为(4)[5]本实验能够很直观的呈现出弹力与伸长量的关系，但也存在不足，例如不同弹簧劲度系数不一定相同。3．0.268【详解】(1)[1]根据描出的点作出图象如图所示；注意应使尽量多的点在同一条直线上(2)[2]由胡克定律F=kx得图象为m－l图象，故劲度系数等于图象斜率与g的乘积，由图象得图象斜率为故劲度系数为4．刻度尺或者毫米刻度尺静止（或者稳定、不动均可）5.0【详解】（1）[1]实验需要测弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有刻度尺。（2）[2]弹簧自然悬挂在铁架台上，待弹簧静止时，长度记为L0[3]由表中实验数据可知，数据的单位是cm，记录结果有两位小数，说明记录结果准确到0.1cm=1mm，用刻度尺测量长度时读数应准确到分度值，然后估计到最小分度的下一位，因此所用刻度尺的最小刻度是1mm，由表中实验数据可知，L3

读数不规范，没有估读一位。（3）[4]根据胡克定律公式弹簧的劲度系数5．见解析10.42弹簧的弹力超出了弹性限度【详解】(1)[1]先描点，连线让尽可能多的点落在直线上或在直线两侧，如下图所示

(2)[2]根据图象的斜率关系可得，弹簧的劲度系数为(3)[3]弹簧在弹性限度内弹簧的弹力与弹簧伸长量成正比，由图示可知，当力达到一定值时，图象发生了弯曲，说明此时已超出了弹簧的弹性限度。6．；【详解】(1)[1]根据表中数据，利用描点法得出图像如下所示：(2)[2]由图像可知，图像的斜率为弹簧劲度系数，即弹簧的劲度系数为7．4.00200【详解】(1)[1]弹簧的弹力大小与弹簧总长度间的关系图线如图(2)[2][3]由图线求得这一弹簧的原长为4.00cm，劲度系数为8．2001不变【详解】(1)[1]利用图像乙，可求得该弹簧的劲度系数为(2)[2]利用图像乙，可求得小盘的重为[3]小盘的重力不会影响图像的斜率，则弹簧劲度系数的测量结果与真实值相比不变。9．见解析所示100超过弹簧的弹性限度【详解】(1)[1]图像如图；(2)[2]本实验中弹簧的劲度系数(3