2027届新高考物理热点精准复习 探究弹簧弹力与形变量的关系

2027届新高考物理热点精准复习探究弹簧弹力与形变量的关系内容索引学习目标核心体系活动方案学习目标1.会分析和处理实验数据，知道实验存在误差的原因.2.会分析探究弹簧弹力与形变量关系的创新实验．核心体系活动方案活动一分析常规实验

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甲乙(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______________________________________________________________.刻度尺弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度)(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的F－x图像，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；200弹簧自身的重力D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，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：____________.CBDAEFG【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＝200N/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.[2026扬州中学期中]在“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验中，小王采用如图甲所示装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，通过在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力．1甲乙丙丁(1)关于本实验操作，下列说法正确的是______.A.用刻度尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量B.砝码的数量可以任意增减C.安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态(2)小王作出小盘中砝码重力与弹簧伸长量x的关系图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，可根据图乙求得该弹簧的劲度系数为______N/m，小盘的质量为______kg.C2000.1(3)小张为了制作一个弹簧测力计，选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图丙所示的图像，为了制作一个精确度较高的弹簧测力计，应选弹簧______(选填“A”或“B”)．(4)小刘改进了小王的实验装置，在铁架台的下方安装了距离传感器，如图丁所示，多次改变挂盘中砝码的质量m，测得多组m及对应的传感器到挂盘底部的距离h，作出m－h图像，图像的斜率绝对值为k，则弹簧的劲度系数为______(用k、g表示)．Akg【解析】(1)用刻度尺测得弹簧的长度为弹簧的总长度，还需减去弹簧原长，才是弹簧伸长量，故A错误；实验需在弹簧的弹性限度内进行，所以砝码的数量有限制，故B错误；弹簧是竖直悬挂的，刻度尺必须保持竖直状态，否则会造成读数不准确，产生额外的误差，故C正确．(3)图丙中纵坐标为弹簧伸长量，横坐标为拉力，图线斜率的倒数为弹簧的劲度系数，可知弹簧A的劲度系数小，为制作一个精确度较高的弹簧测力计应选弹簧A.活动二分析创新实验[2025南通检测]某同学用图1所示装置探究两根相同弹簧甲、乙串联后总的劲度系数与弹簧甲劲度系数的关系．他先测出不挂钩码时弹簧甲的长度和两弹簧的总长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，记录数据填在下面的表格中．2图1(1)关于本实验操作，下列说法正确的是______.A.悬挂钩码后立即读数B.钩码的数量可以任意增减C.安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态序号123456钩码重力F/N0.000.501.001.502.002.50弹簧甲的长度L1/cm1.952.202.452.702.953.20两弹簧总长度L2/cm4.004.505.005.506.006.50C(2)已作出钩码重力F与弹簧总长度L2的关系图像，如图2中实线所示，由图像可知两根弹簧串联后总的劲度系数k为_______N/cm.(结果保留三位有效数字)图21.00(3)在图2的坐标纸上描点作出钩码重力F与弹簧甲的长度L1的关系图像．【答案】

(4)根据F－L1图像可求出一根弹簧的劲度系数k′，k和k′的定量关系为_________.(5)本实验中，弹簧的自重对所测得的劲度系数______(选填“有”或“无”)影响．k′＝2k无【解析】(1)悬挂钩码后应等示数稳定后再读数，A错误；因为所挂钩码重力不能超过弹簧弹性限度，即钩码的数量不可以任意增减，B错误；安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态，C正确．(3)根据表格中数据描点作图．(4)根据F－L1图像可求出一根弹簧的劲度系数为k′＝2.00N/cm，故k和k′的定量关系为k′＝2k.(5)因为本实验中，用图像斜率求得弹簧劲度系数，故弹簧的自重对所测得的劲度系数无影响．[2025黑吉辽蒙卷]某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置．如图甲所示，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连．为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度．根据测得数据作出x－m关系图线，如图乙所示．3甲乙回答下列问题：(1)将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x＝11.60cm，由图乙可知，该芒果的质量m0＝_______g(结果保留三位有效数字)．若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比________(选填“偏大”或“偏小”)．(2)另一组同学利用同样方法得到的x－m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是______.A.水杯质量过小B.绳套长度过大C.橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比(3)写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施：___________________________.107偏大C减小细绳1与竖直方向的夹角【解析】(1)操作测得x＝11.60cm，由图乙的图像坐标可知，该芒果的质量为107g；若杯中放入芒果后，如图所示，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，根据共点力平衡可知橡皮条的拉力变大，导致橡皮筋的长度偏大，若仍然根据图像读出芒果的质量与m0相比偏大．(2)另一组同学利用同样方法得到的x－m图像在后半部分