《【上好课】2022-2023学年高一物理同步备课系列（人教版2019必修第一册）》实验 探究弹簧弹力与形变量的关系（解析版）

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实验 探究弹簧弹力与形变量的关系
1．（2022·广东珠海·高三阶段练习）某同学利用如图甲装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”
的实验。
（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持______状态。
（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小
F
与弹簧长度
x
的关系图线。由此图线可得该弹簧的劲度系数
k
=______N/m，该弹簧水平放置时原长
L0
______4cm（填“>”、“=”、“<”）：实验结束后他把该弹簧
做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图丙所示时，该弹簧的伸长量为______cm（计算结果保留二位有效
数字）。
【答案】}}}} 竖直}}}} 500}}}} <}}}} 6.0
【详解】（1）[1] 在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态。
（2）[2]由图可知，弹簧的劲度系数为
[3]图线横轴交点为原长，即 4cm。因为弹簧自重使自身略有绳长，则弹簧真实的原长应小于 4cm。
[4]如图丙，示数为 3N。根据胡克定律
弹簧的伸长量为
2．（2022·陕西·咸阳市高新一中高三阶段练习）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，将轻质
弹簧竖直悬挂，弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增减砝码，改变弹簧的弹力，通过旁边竖直放置的刻度尺
可以读出弹簧末端指针的位置
x
，实验得到了弹簧指针位置
x
与小盘中砝码质量
m
的图像如图乙所示，
取 。回答下列问题：
（1）某次测量如图所示，指针指示的刻度值为________cm（刻度尺单位为 cm）；
（2）从图乙可求得该弹簧的劲度系数为________N/m（结果保留 2 位有效数字）；
（3）另一同学在做该实验时有下列做法，其中正确的是________；
A．实验中未考虑小盘的重力
B．刻度尺零刻度线未与弹簧上端对齐
C．读取指针指示的刻度值时，选择弹簧指针上下运动最快的位置读数
D．在利用
x
－
m
图线计算弹簧的劲度系数时舍弃图中曲线部分数据
【答案】}}}} 18.00}}}} 3.0}}}} AD##DA
【详解】（1）[1]刻度尺的分度值为 0.1cm，故读数为 18.00cm；
（2）[2]由
得
故
（3）[3]A．本实验中可采用图像进行处理，故小盘的重力可以不考虑，故 A 正确；
B．读数时刻度尺的零刻度线应与弹簧上端对齐，才能准确测量，故 B 错误；
C．在读取指针的示数时，应让弹簧指针静止后再读取，故 C 错误；
D．当拉力超过弹簧弹力的测量范围时，将变成曲线，不再符合胡克定律，故应舍去，故 D 正确。
故选 AD。
3．（2022·辽宁鞍山·二模）一个实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长关系”的实验
（1）采用如图甲所示装置，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
验中做出小盘中砝码重力随弹簧伸长量
x
的图像如图乙所示。（重力加速度
g
＝10 m/s2）
①利用图乙中图像，可求得该弹簧的劲度系数为________N/m；
②利用图乙中图像，可求得小盘的质量为________kg，小盘的质量会导致弹簧劲度系数的测量结果比真实
值________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（2）为了制作一个弹簧测力计，乙同学选了
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________；为了制作一个量程较大的
弹簧测力计，应选弹簧_______。（填“A”或“B”）
【答案】}}}} 200}}}} 0.1}}}} 相同}}}} A}}}} B
【详解】（1）①[1]弹簧的劲度系数
②[2]由图示图象可知
解得
[3]应用图象法处理实验数据， 图像的斜率仍表示弹簧的劲度系数，故小盘的质量不会影响弹簧劲度
系数的测量结果，即与真实值相同；
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