【课件】重力与弹力-探究弹簧弹力与形变量的关系+课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.2.2

弹力

第2课时01弹力的大小质量大的胖子和质量小的瘦子站在同一弹簧上弹力的大小与形变的程度有关，对同一个物体来讲，形变程度越大，弹力越大。思考：如图所示是一种弹簧测力计,它的下端和一个钩子连在一起,钩子又与弹簧的下端相连,弹簧的上端固定在壳顶的环上。(1)当所挂物体的重力越大时,弹簧拉伸越长,弹簧测力计的示数越大,这一现象说明了什么?(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量之间有怎样的定量关系?

(1)这一现象说明弹簧的弹力大小与弹簧的形变量有关,而且形变量越大,弹力越大;(2)弹簧测力计的刻度是均匀的,说明弹簧的弹力和弹簧形变量成比例关系。1.提出问题：对于同一个弹簧，弹力的大小与什么因素有关呢？2.猜想：可能与什么有关？弹簧种类，伸长量.如何测量？

1．弹簧弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹簧弹力的大小与钩码的重力大小相等，即F=mg。

2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码之后弹簧的总长度l可用刻度尺直接测出，弹簧的伸长量

x=l-l0。

带铁夹的铁架台、毫米刻度尺、轻弹簧、钩码(一盒)、三角板、铅笔、坐标纸等。1、探究弹簧的弹力与弹簧伸长量的定量关系。2、学会用列表法、图像法、函数法处理实验数据。【实验目的】【实验器材】探究弹簧弹力与形变量的关系1.如图所示，在弹簧下端悬挂钩码时弹簧会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小相等。【实验原理】2.弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算。这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了。

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和钩码的重力。

3．增加钩码的个数，重复上述实验过程，将数据填入表格，

用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。【实验步骤】钩码质量

m/g钩码重力G/N弹簧总长度

l/cm弹簧形变量

x/cm

1．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变化的图像。

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F=kx,函数表达式中的常数k即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F-x图像的斜率求解，

。3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的意义。【数据处理】【实验结论】在弹性限度内，弹簧产生的弹力与其形变量成正比。F

∝

x【注意事项】①在测量弹簧的原长时，应将其竖直悬挂进行测量。②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。③每次所挂钩码的质量差尽量大一些，从而使描的点尽可能稀疏一些，这样做出的图线精确。④描点画线时，应使图线通过尽可能多的点，未落在图线上的点应均匀分布在图线的两侧，其个数基本相同。【误差分析】①测量弹簧原长及伸长量时会产生测量误差；②画图时，所有数据点并不一定共线，因此画出的图线会不准确，产生误差。02胡克定律1.内容：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，这个规律叫作胡克定律。弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。(2)公式：(3)适用条件：F=kx弹簧发生弹性形变且在弹性限度内k叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m;k是表示弹簧特性的物理量，由弹簧自身决定。(4)图像：

1.图线的斜率表示弹簧的劲度系数。2.注意坐标轴对应物理量的单位（图像中x的单位往往是cm）x为弹簧的形变量l为弹簧的长度

1.如图所示，A、B两弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦力不计，物重G=1N，A、B劲度系数均为100N/m，则A和B的弹簧伸长量分别为（）A．1cm，0

B．0，1cm C．1cm，2cm

D．1cm，1cm【参考答案：D】2．在一次实验课上，有两名同学各用F=30N的水平力拉轻弹簧,如图所示,若弹簧的原长为12cm,劲度系数k=103N/m,当两人静止时弹簧的长度为（）A．18cmB．15cmC．9cmD．19cmB3．如图所示，两根相同的弹簧S1、S2，劲度系数皆为k＝4×102N/m，悬挂的重物的质量分别为m1＝2kg和m2＝4kg．若不计弹簧质量，g取10m/s2，则平衡时弹簧S1、S2的伸长量分别为（）A．5cm、10cmB．10cm、5cmC．15cm、10cmD．10cm、15cmC4.

某同学做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验.解析由题图乙标尺刻度可知示数l2＝14.66cm，所以弹簧的伸长量为Δl＝l2－l1＝6.93cm.(1)图3甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；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

钩码总重量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

重量解析为防止弹簧超出弹性限度，应逐渐增加钩码的重量，故选项A正确.(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量x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________________________________.解析由题图丙知AB段伸长量与弹力不成线性关系，主要原因是钩码重力过大，导致弹簧形变量超出弹簧的弹性限度.5、如图所示为一轻质弹簧的长度L和弹力F的关系图像，试由图像确定(1)弹簧的原长。(2)弹簧的劲度系数。(3)弹簧伸长15cm时，(在弹性限度内)弹力的大小。

30N10cm200N/m图3-1-14

（1）弹簧原长为多少?

.

.（2）弹簧的劲度系数为多大？

图3-1-20

BC

8.

某兴趣小组做“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验。

9.物理兴趣小组通过实验探究弹簧弹力与弹簧长度的关系。使弹簧上端与刻度尺的零刻度线对齐。

3.20

75

D

10.(2024·广东江门一中段考)小明所住的小区中有一个弹簧摇马玩具，如图甲所示，他想利用弹簧摇马玩具来测量同伴的质量，具体操作如下：

60（4）弹簧摇马玩具自身质量较大，不能忽略，那么对上述测量结果____（填“有”或“无”）影响。无

B

C

13.在进行“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，一个实验小组使用两根不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图像如图所示。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B14.某同学利用如图8(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其伸长量的关系”的实验．(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持____