2026人教版高中物理必修第一册练习--第三章 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系（含解析）
文档属性
| 名称 | 2026人教版高中物理必修第一册练习--第三章 第2课时 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 453.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-08-29 21:36:57 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2026人教版高中物理必修第一册
第三章 相互作用——力
1 重力与弹力
第2课时 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
基础过关练
题组一 教材常规实验
1.(2025安徽芜湖第一中学期中,改编)某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”,他们的实验步骤如下:
A.将铁架台固定于水平桌面上,按图甲所示安装好实验装置
B.以弹簧弹力F(大小等于弹簧下端所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧伸长的长度x(x=L-L0)为横坐标,用描点法作图,画出F-x图线
C.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、……钩码,并分别记录钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度L,然后取下钩码
D.记下弹簧自由下垂时,其下端在刻度尺上的刻度L0
E.根据图像写出弹簧弹力F与伸长量x的关系式,得出弹力与伸长量的关系,分析函数表达式中常数的物理意义
(1)请按实验操作的先后顺序排序:A、 、E。
(2)该实验小组得到的图像如图乙所示,则弹簧的劲度系数为 N/m。
(3)若图甲中刻度尺没有在竖直方向,则会造成弹簧劲度系数的测量值 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一个小组在实验步骤D的操作中,将同一弹簧水平放置,测出其自然长度L0',然后竖直悬挂完成实验。他们得到的F-x图线用虚线表示,前面小组得到的F-x图线用实线表示,如图所示的图线最符合实际的是 (填选项字母)。
(5)某次实验时,实验小组的同学用两根不同的弹簧a和b进行实验,作出弹簧弹力大小F与弹簧长度L的关系图像,如图丙所示,下列说法正确的是 。
丙
A.b的原长比a的短
B.a的劲度系数比b的小
C.a的劲度系数比b的大
D.弹力与弹簧长度成正比
题组二 实验拓展与创新
2.(2024江苏苏州昆山第一中学月考)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,实验装置如图甲所示,弹簧所受的水平拉力等于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在轻绳的下端,测出每次弹簧相应的长度。小明同学通过实验测出了6组数据,并在图乙的坐标系中描点。
(1)在图乙中,作出F-L图像。
(2)由图线可得出该弹簧的原长为 cm,劲度系数为 N/m。(结果保留2位有效数字)
(3)小明同学的测量、记录及描点都规范且正确,但图乙中的一个数据点(19 cm,2.0 N)位置明显有偏差,请你指出可能的原因: 。
(4)将弹簧水平放置跟竖直放置做实验相比较,请你指出水平放置做实验的优缺点(各指出一条即可)。
优点: ;
缺点: 。
3.(2025辽宁朝阳期中)在“探究弹簧弹力与形变量的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中:
(1)某同学通过实验画出弹簧弹力F与弹簧总长度x的关系图线如图甲所示(轻质弹簧未超过弹性限度),弹簧的原长为 m,弹簧的劲度系数为 N/m。
(2)如图乙所示,毫米刻度尺水平放置,“0”刻度线上方固定一个有孔挡板,一条不可伸长的轻质细线一端悬挂重物,另一端跨过光滑定滑轮并穿过光滑小孔与轻弹簧右端相连接,使(1)中研究的轻弹簧被压缩,稳定后指针位置如图乙(轻质弹簧未超过弹性限度),则指针所指刻度尺示数为 cm,由此可推测重物重为 N。
4.(2025四川成都期中)某同学通过查资料了解到劲度系数分别为k1和k2的弹簧并联后总的劲度系数为k=k1+k2。为了测量两根材料不同、粗细不同、长度不同的轻弹簧的劲度系数,他做了以下实验:
①将一根粗细均匀的杆竖直固定在水平面上,在其表面涂上光滑材料;
②如图(a),将轻弹簧A套在竖直杆上,将轻弹簧B套在弹簧A外面,弹簧A与杆之间以及弹簧B与弹簧A之间均有一定间隙;
③将刻度尺竖直固定在弹簧左侧,读出此时弹簧A、B的长度;
④将金属圆环套在竖直杆上并轻轻放在弹簧上,待圆环平衡后从刻度尺上读出弹簧A、B的长度;
⑤逐渐增加金属圆环个数,重复步骤④;
⑥根据实验数据得出弹簧上方所加金属圆环的重力F及弹簧对应的形变量x,通过计算机拟合出如图(b)所示的F-x图像。
实验过程中未超过弹簧的弹性限度,回答下列问题:
(1)弹簧A、B的劲度系数分别为kA= N/m,kB= N/m。
(2)若把弹簧A、B串接在一起,将一端固定在天花板上,另一端悬挂一重力为G的物块,则物块静止时两弹簧的伸长量之和Δl= (用kA、kB、G表示)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.答案 (1)D、C、B (2)100 (3)偏小 (4)C (5)C
解析 (1)安装好实验装置后,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度,接下来在弹簧下端悬挂钩码记录数据,然后根据实验数据作出图像,最后分析图像得出结论,故正确顺序为A、D、C、B、E。
(2)弹簧的劲度系数为k== N/m=100 N/m。
(3)若图甲中的刻度尺没有在竖直方向,会造成弹簧形变量的测量结果偏大,所以弹簧劲度系数的测量值偏小。
(4)弹簧竖直悬挂时,弹簧在自身重力作用下要伸长,即竖直悬挂时弹簧原长的测量值比水平放置时所测原长要长,即还未挂钩码时弹簧就有了一定的伸长量,F-x图线应与横轴交于正半轴;两种情况下弹簧的劲度系数相同,两图线平行,故选C。
(5)设弹簧原长为L0,根据胡克定律有F=k(L-L0),可知图丙F-L图像的斜率表示弹簧的劲度系数,横轴截距表示弹簧的原长,可知b的原长比a的长,a的劲度系数比b的大,A、B错误,C正确;在弹性限度内,弹簧弹力与弹簧形变量成正比,与弹簧长度成一次函数关系,D错误。
2.答案 (1)图见解析 (2)5.0 19 (3)钩码的重力过大,对弹簧的拉力过大,超出了弹簧的弹性限度 (4)避免了弹簧自身重力对实验的影响 弹簧与桌面之间存在摩擦
解析 (1)用直线“拟合”各点,使尽可能多的数据点落在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,偏离直线较远的点舍去,图线如图所示。
(2)当弹簧弹力为零时,弹簧处于原长,由题图可知,弹簧原长为0.05 m,即5.0 cm。F-L图线斜率表示弹簧的劲度系数,故弹簧的劲度系数为k= N/m≈19 N/m。
(3)(19 cm,2.0 N)位置明显有偏差,可能是钩码的重力过大,对弹簧的拉力过大,超出了弹簧的弹性限度。
(4)弹簧竖直悬挂时,由于自身重力影响,不挂重物时,弹簧也有一定伸长量,若是水平放置,可以避免弹簧自重对实验的影响;但弹簧水平放置时弹簧与桌面之间存在摩擦,会对弹簧的形变量测量产生影响。
3.答案 (1)0.10 200 (2)1.00 18
解析 (1)当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长状态,由题图甲可知弹簧的原长x0=0.10 m,当弹簧长度为0.15 m时,弹力大小为10 N,对应弹簧的伸长量为Δx=0.15 m-0.10 m=0.05 m,由胡克定律可得F=kΔx,解得k=200 N/m。
(2)题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.00 cm,弹簧原长为10 cm,弹簧被压缩了Δx'=10 cm-1.00 cm=9.00 cm,根据胡克定律可得F'=kΔx',解得F'=18 N,由此可推测重物重为18 N。
4.答案 (1)100 200 (2)+
解析 (1)F-x图线的斜率表示弹簧的劲度系数,故有kA== N/m=100 N/m,kA+kB== N/m=300 N/m,解得kB=200 N/m。
(2)若把弹簧A、B串接在一起,对于A弹簧有G=kAxA,对于B弹簧有G=kBxB,两弹簧伸长量之和为Δl=xA+xB=+。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2026人教版高中物理必修第一册
第三章 相互作用——力
1 重力与弹力
第2课时 实验:探究弹簧弹力与形变量的关系
基础过关练
题组一 教材常规实验
1.(2025安徽芜湖第一中学期中,改编)某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”,他们的实验步骤如下:
A.将铁架台固定于水平桌面上,按图甲所示安装好实验装置
B.以弹簧弹力F(大小等于弹簧下端所挂钩码的重力)为纵坐标,以弹簧伸长的长度x(x=L-L0)为横坐标,用描点法作图,画出F-x图线
C.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、……钩码,并分别记录钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度L,然后取下钩码
D.记下弹簧自由下垂时,其下端在刻度尺上的刻度L0
E.根据图像写出弹簧弹力F与伸长量x的关系式,得出弹力与伸长量的关系,分析函数表达式中常数的物理意义
(1)请按实验操作的先后顺序排序:A、 、E。
(2)该实验小组得到的图像如图乙所示,则弹簧的劲度系数为 N/m。
(3)若图甲中刻度尺没有在竖直方向,则会造成弹簧劲度系数的测量值 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一个小组在实验步骤D的操作中,将同一弹簧水平放置,测出其自然长度L0',然后竖直悬挂完成实验。他们得到的F-x图线用虚线表示,前面小组得到的F-x图线用实线表示,如图所示的图线最符合实际的是 (填选项字母)。
(5)某次实验时,实验小组的同学用两根不同的弹簧a和b进行实验,作出弹簧弹力大小F与弹簧长度L的关系图像,如图丙所示,下列说法正确的是 。
丙
A.b的原长比a的短
B.a的劲度系数比b的小
C.a的劲度系数比b的大
D.弹力与弹簧长度成正比
题组二 实验拓展与创新
2.(2024江苏苏州昆山第一中学月考)在“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验中,实验装置如图甲所示,弹簧所受的水平拉力等于所挂钩码的重力。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在轻绳的下端,测出每次弹簧相应的长度。小明同学通过实验测出了6组数据,并在图乙的坐标系中描点。
(1)在图乙中,作出F-L图像。
(2)由图线可得出该弹簧的原长为 cm,劲度系数为 N/m。(结果保留2位有效数字)
(3)小明同学的测量、记录及描点都规范且正确,但图乙中的一个数据点(19 cm,2.0 N)位置明显有偏差,请你指出可能的原因: 。
(4)将弹簧水平放置跟竖直放置做实验相比较,请你指出水平放置做实验的优缺点(各指出一条即可)。
优点: ;
缺点: 。
3.(2025辽宁朝阳期中)在“探究弹簧弹力与形变量的关系,并测定弹簧的劲度系数”的实验中:
(1)某同学通过实验画出弹簧弹力F与弹簧总长度x的关系图线如图甲所示(轻质弹簧未超过弹性限度),弹簧的原长为 m,弹簧的劲度系数为 N/m。
(2)如图乙所示,毫米刻度尺水平放置,“0”刻度线上方固定一个有孔挡板,一条不可伸长的轻质细线一端悬挂重物,另一端跨过光滑定滑轮并穿过光滑小孔与轻弹簧右端相连接,使(1)中研究的轻弹簧被压缩,稳定后指针位置如图乙(轻质弹簧未超过弹性限度),则指针所指刻度尺示数为 cm,由此可推测重物重为 N。
4.(2025四川成都期中)某同学通过查资料了解到劲度系数分别为k1和k2的弹簧并联后总的劲度系数为k=k1+k2。为了测量两根材料不同、粗细不同、长度不同的轻弹簧的劲度系数,他做了以下实验:
①将一根粗细均匀的杆竖直固定在水平面上,在其表面涂上光滑材料;
②如图(a),将轻弹簧A套在竖直杆上,将轻弹簧B套在弹簧A外面,弹簧A与杆之间以及弹簧B与弹簧A之间均有一定间隙;
③将刻度尺竖直固定在弹簧左侧,读出此时弹簧A、B的长度;
④将金属圆环套在竖直杆上并轻轻放在弹簧上,待圆环平衡后从刻度尺上读出弹簧A、B的长度;
⑤逐渐增加金属圆环个数,重复步骤④;
⑥根据实验数据得出弹簧上方所加金属圆环的重力F及弹簧对应的形变量x,通过计算机拟合出如图(b)所示的F-x图像。
实验过程中未超过弹簧的弹性限度,回答下列问题:
(1)弹簧A、B的劲度系数分别为kA= N/m,kB= N/m。
(2)若把弹簧A、B串接在一起,将一端固定在天花板上,另一端悬挂一重力为G的物块,则物块静止时两弹簧的伸长量之和Δl= (用kA、kB、G表示)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.答案 (1)D、C、B (2)100 (3)偏小 (4)C (5)C
解析 (1)安装好实验装置后,记下弹簧自由下垂时下端所对应的刻度,接下来在弹簧下端悬挂钩码记录数据,然后根据实验数据作出图像,最后分析图像得出结论,故正确顺序为A、D、C、B、E。
(2)弹簧的劲度系数为k== N/m=100 N/m。
(3)若图甲中的刻度尺没有在竖直方向,会造成弹簧形变量的测量结果偏大,所以弹簧劲度系数的测量值偏小。
(4)弹簧竖直悬挂时,弹簧在自身重力作用下要伸长,即竖直悬挂时弹簧原长的测量值比水平放置时所测原长要长,即还未挂钩码时弹簧就有了一定的伸长量,F-x图线应与横轴交于正半轴;两种情况下弹簧的劲度系数相同,两图线平行,故选C。
(5)设弹簧原长为L0,根据胡克定律有F=k(L-L0),可知图丙F-L图像的斜率表示弹簧的劲度系数,横轴截距表示弹簧的原长,可知b的原长比a的长,a的劲度系数比b的大,A、B错误,C正确;在弹性限度内,弹簧弹力与弹簧形变量成正比,与弹簧长度成一次函数关系,D错误。
2.答案 (1)图见解析 (2)5.0 19 (3)钩码的重力过大,对弹簧的拉力过大,超出了弹簧的弹性限度 (4)避免了弹簧自身重力对实验的影响 弹簧与桌面之间存在摩擦
解析 (1)用直线“拟合”各点,使尽可能多的数据点落在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,偏离直线较远的点舍去,图线如图所示。
(2)当弹簧弹力为零时,弹簧处于原长,由题图可知,弹簧原长为0.05 m,即5.0 cm。F-L图线斜率表示弹簧的劲度系数,故弹簧的劲度系数为k= N/m≈19 N/m。
(3)(19 cm,2.0 N)位置明显有偏差,可能是钩码的重力过大,对弹簧的拉力过大,超出了弹簧的弹性限度。
(4)弹簧竖直悬挂时,由于自身重力影响,不挂重物时,弹簧也有一定伸长量,若是水平放置,可以避免弹簧自重对实验的影响;但弹簧水平放置时弹簧与桌面之间存在摩擦,会对弹簧的形变量测量产生影响。
3.答案 (1)0.10 200 (2)1.00 18
解析 (1)当弹簧的弹力为零时,弹簧处于原长状态,由题图甲可知弹簧的原长x0=0.10 m,当弹簧长度为0.15 m时,弹力大小为10 N,对应弹簧的伸长量为Δx=0.15 m-0.10 m=0.05 m,由胡克定律可得F=kΔx,解得k=200 N/m。
(2)题图乙所示指针所指刻度尺示数为1.00 cm,弹簧原长为10 cm,弹簧被压缩了Δx'=10 cm-1.00 cm=9.00 cm,根据胡克定律可得F'=kΔx',解得F'=18 N,由此可推测重物重为18 N。
4.答案 (1)100 200 (2)+
解析 (1)F-x图线的斜率表示弹簧的劲度系数,故有kA== N/m=100 N/m,kA+kB== N/m=300 N/m,解得kB=200 N/m。
(2)若把弹簧A、B串接在一起,对于A弹簧有G=kAxA,对于B弹簧有G=kBxB,两弹簧伸长量之和为Δl=xA+xB=+。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)