实验02 探究弹力和弹簧伸长的关系-高考物理二轮复习强化训练（原卷版）

实验02探究弹力和弹簧伸长的关系

能力训练一一研典题导解法

训练点1教材原型实验的基本技能

【典例1】（2019•河北武邑中学期中）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.

⑴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.

⑵弹簧自然悬挂,待弹簧时,长度记为㈤弹簧下端挂上徒码盘时，长度记为右在祛码盘中每次增加10

g破码，弹簧长度依次记为b至上数据如卜表所示：

⑶如图是该同学根据表中数据作的图象，纵轴是祛码的质量，横轴是弹簧长度与（选填%〃或"力的

差值.

⑷由图可知弹簧的劲度系数为N/m；通过图和表可知祛码盘的质量为g（结果保留2位有效

数字,重力加速度取9.8m/s2）.

训练点2实验的改进与创新

【典例2]（2019•广东珠海摸底）在“探究弹力与弹簧伸长量的关系〃时,某同学把两根轻弹簧按如图1所示连

接起来进行探究.

图I图2

⑴某次测量结果如图2所示，指针示数为

（2）在弹性限度内，将50g的钩码逐个挂在弹簧下端,每次稳定时得到指针4、8的对应示数。和心如表格所示.

用表中数据计算弹簧/的劲度系数为N/m,弹簧〃的劲度系数为N/m（取g=lQm/s）结果均

保留3位有效数字）.

钩码数1234

LA/cm15.7119.7123.7327.70

LB/cm29.9635.7641.5547.34

即时过关一一练能力学方法

1.（2019・海南卷）某同学利用图的装置测量轻弹簧的劲度系数.图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，•

轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接;细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂祛码（实验中,每个祛

码的质量均为m=50.0g）.弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出.实验步骤如下:

①在绳下端挂上一个祛码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没右.接触;

②系统静止后，记录砧码的个数及指针的位置.；

③逐次增加彼码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内）；

④用n表示征码的个数,/表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内.

回答下列问题：

（1）根据下表的实验数据在图中补齐数据点并作出l-n图象.

n12345

l/cm10.4810.9611.45119512.40

//cm

,0-°0

⑵弹簧的劲度系数k可用祛码质量小重力加速度大小g及l-n图线的斜率a表示，表达式为k=_______.若g

取9.8m/s）则本实验中k=N/m（结果保留3位有效数字）.

2.（2019•山东淄博名校三模）“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数〃的实验中,实验装置如图1

所示.所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力.实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长

度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度.

⑴有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在图2坐标图中描点,请作出F-L图线.

⑵由此图线可得出该弹簧的原长£o=________cm,劲度系数k=N/m.

⑶试根据以上该同学的实验情况,请你帮助他设计一个记录实验数据的表格（不必填写其实验测得的具体数

据）.

⑷该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较.

优点在于:•

缺点在于:.

3.（2019•宁夏银川一中月考）⑴某次研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图所示的F-L图象,

由图象可知，弹簧原长£o=________cm,求得弹簧的劲度系数k=N/m.

⑵按如图的方式挂上钩码（已知每个钩码重G=1N）,使⑴中研究的弹簧压缩，稳定后指针指示如图乙，则指针所

指刻度尺示数为cm.由此可推测图乙中所挂钩码的个数为个.

4.（2019•吉林辽东模拟）在“研究弹簧的形变与外力的关系”的实验中，将弹簧水平放置，测出其自然长度,然后竖

直悬挂让其自然卜垂,在其下端竖直向下施加外力F.实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F

⑴由图求出弹簧的劲度系数k=N/m.

⑵题中弹簧的形变量x与外力F的关系式为F=I

（3）图线不过原点的原因是:,

对劲度系数k的测量.（选填“有影响〃或“无影响〃）

5.（2019•辽宁沈阳育才中学模拟）将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看做一

根新弹簧，设原粗弹簧（记为4）劲度系数为八原细弹簧（记为8）劲度系数为kz、套成的新弹簧（记为C）劲度系

数为".关于k】、kz、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：

甲同学:和电阻并联相似，可能是占卜;

*3灯3

乙同学:和电阻串联相似,可能是k3=ki+k2

丙同学:可能是k3a

⑴为了验证猜想，同学们设计了相应的实验（装置见图甲）.

⑵简要实验步骤如下，请完成相应填空.

a.将弹簧4悬挂在铁架台匕用刻度尺测量弹簧4的自然长度£0；

b.在弹簧4的下端挂上钩码,记下钩码的个数〃、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g,并用刻度尺

测量弹簧的长度㈤

c.由F=计算弹簧的弹力，由x=£i-£o计算弹簧的伸长量，由k』计算弹簧的劲度系数；

X

d.改变_________重复实验步骤b、c,并求出弹簧4的劲度系数的平均值k】；

e.仅将弹簧分别换为8、C,重复上述操作步骤，求出弹簧8、C的劲度系数的平均值气.比较幻水2、气并得

出结论.

⑶图乙是实验得到的图线,由此可以判断同学的猜想正确.

6.一个实验小组在“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。和b,得到弹力F与弹

簧长度/的图象如图所示.下列表述正确的是

11“

0

A.a的原长比b的长

B.o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

7.（2019・四川宜宾三中月考）为了探究弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了甲、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.

⑴从图象上看，该同学没能完全按照实验要求做，从而使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为:一

（2）甲、乙弹簧的劲度系数分别为N/m和N/m（保留3位有效数字）;若要制作一个精确度较

高的弹簧测力计，应选弹簧（选填"甲"或"乙”）.

⑶从上述数据和图线中分析，请对这个研究课题提出一个有价值的建议.

建议:__________________________________________________________________________________________

8.（2019•广东佛山七校联考）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，弹力F与伸长量x成正比，即F=Ax,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=邑其中丫是一个由材料决定的常数，材料

力学上称之为杨氏模量.

⑴在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是.

A.NB.m

C.N/mD.N/m2

⑵