《2022-2023学年高一物理同步精品课堂(人教版2019必修第一册)》实验1 探究弹簧弹力与形变量的关系（精选练习）（解析版）

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人教版新教材物理必修第二册第三章《相互作用——力》

实验 1 探究弹簧弹力与形变量的关系

精选练习

一、夯实基础

1．（2022·吉林·长春市第五中学高二期末）某同学利用如图甲所示装置“探究弹簧弹力大

小与其长度的关系”的实验。根据实验数据在图乙的坐标纸上已作出 F-x 图线。

（1）根据所作出的图线，可得该弹簧的原长为___________cm，劲度系数

k=___________N/m。（结果均保留两位有效数字）

（2）根据图乙所给的数据点，可知该同学在实验中存在的问题是___________。

【答案】uuuu 8.049实验过程中超过了弹簧的弹性限度，导致图线后半部分弯曲

【详解】（1）[1]由乙图可知，当 F=0N 时，x=8.0cm，所以该弹簧的原长为 8.0cm；

[2] F-x 图线的斜率等于弹簧的劲度系数，由乙图可知

（2）[3]弹簧在其弹性限度内，弹力与形变量成正比；超出弹性限度后，不再成正比。图

线的末段明显偏离直线，就是弹簧受到的力超过了弹性限度的原因。

2．（2022·辽宁·阜蒙县育才高级中学高三开学考试）用如图甲所示的装置来探究胡克定律，

轻质弹簧的左端与固定在墙上的拉力传感器连接，在右端水平拉力 F的作用下从原长开始

沿水平方向缓慢伸长，弹簧与水平面不接触，通过刻度尺可以读出弹簧的伸长量 X，通过

拉力传感器可以读出 F，多次测量 F、X做出 F-X图像如图乙所示，回答下列问题：

（1）伸长量达到某个点后图像变弯曲，原因可能是___________；

（2）弹簧的劲度系数为___________；

（3）弹簧的伸长量分别为 X2和X1时，拉力传感器的示数之差为___________。

【答案】uuuu 弹簧超过了最大弹性限度uuuu uuuu

【详解】（1）[1]当弹力增大，图像变弯曲，原因是弹簧超过了最大弹性限度；

（2）[2]F-X图像的斜率表示弹簧的劲度系数

（3）[3]弹簧的伸长量为 X1时，设拉力传感器的示数为 F1，由

结合可得

则有

3．（2021·山西·高二学业考试）某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与弹簧圈数的关

系，实验时弹力始终未超过弹性限度，弹簧很轻，自身质量可以忽略不计。

（1）如图甲所示，将弹簧竖直悬挂，弹簧静止时选取材料相同、直径相同、粗细相同、长

度相同、圈数不同的弹簧 1和弹簧 2进行实验，这种实验方法称为___________，（选填

“等效替代法”或“控制变量法”）

（2）图甲中，弹簧 1的圈数多，弹簧 2的圈数少，在两弹簧下端悬挂质量为的重物，当

重物静止时，测出两弹簧的伸长量，改变悬挂重物的质量，得到两弹簧的伸长量与质

量的关系图像如图乙所示，由图乙可知，弹簧 1的劲度系数___________（选填“大于”

或“小于”）弹簧 2的劲度系数：弹簧单位长度的圈数越___________（选填“多”或

“少”），弹簧的劲度系数越大。

【答案】uuuu 控制变量法uuuu 大于uuuu 多

【详解】（1）[1]每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究

被改变的这个因素对事物的影响，这种方向称为控制变量法；本实验控制材料相同、直径

相同、粗细相同、长度相同，探究弹簧的劲度系数与弹簧圈数的关系，这种实验方法称为

控制变量法；

（2）[2][3]设弹簧的劲度系数为，根据受力平衡可得

可得

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