2026届高考物理一轮复习第二章 相互作用：第5讲 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律（课件 学案，共2份）

第讲　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 探究两个互成角度的力的合成规律 考点一　实验：探究弹簧弹力与形变量的关系 一、实验目的 1．探究弹簧弹力与形变量的关系。 2．学会用列表法和图像法处理实验数据。 二、实验原理 弹簧受到拉力作用会伸长，平衡时弹簧产生的弹力和拉力大小相等；弹簧的伸长量越大，弹力也就越大。 三、实验器材 铁架台、弹簧、钩码、刻度尺、坐标纸。 四、实验步骤 1．安装实验仪器(如图所示)。 2．测量弹簧所受某一拉力(由所挂钩码的质量计算得出)时的伸长量(或总长)，列表作出记录，要尽可能多测几组数据。 五、数据处理 1．列表法 由表格中的F、x数据，可以发现弹力F与弹簧伸长量x的比值在误差允许范围内是相等的。 2．图像法 以弹簧伸长量x为横坐标、弹力F为纵坐标建立坐标系，描出F、x各组数据相应的点，作出的拟合曲线是一条过坐标原点的直线。 六、注意事项 1．安装实验装置时，要保持刻度尺竖直并靠近弹簧。 2．要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据。 3．实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免超过弹簧的弹性限度。 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。 5．描点画线时，不要画折线。所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧。 七、误差分析 1．钩码标值不准确、弹簧长度测量不准确带来误差。 2．画图时描点及连线不准确也会带来误差。 例1如图1所示，甲同学用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等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)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：_____。 (3)图2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。图线不过原点的原因是_____。 (4)为完成该实验，乙同学使用同样的实验器材，设计的实验步骤如下： 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； 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：_____。 [答案]　(1)毫米刻度尺 (2)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)200　弹簧自身存在重力 (4)CBDAEFG [解析]　(1)根据实验原理可知，还需要毫米刻度尺来测量弹簧原长和形变量。 (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ΔF＝kΔx可得k＝200 N/m。由于弹簧自重的原因，使得弹簧不挂钩码时就有形变量。 (4)根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG。 例2 (2025·八省联考内蒙古卷)某兴趣小组看到一种由两根弹簧嵌套并联组成的减振器，如图a所示。他们讨论得出劲度系数分别为kA、kB的两根弹簧并联时，等效劲度系数kAB＝kA＋kB。为了验证该结论，小组选用两根原长相等、粗细不同的弹簧A、B，设计实验进行验证。如图b，弹簧上端固定，毫米刻度尺固定在弹簧一侧。逐一增挂钩码，记下每次指针稳定后所指的刻度尺示数x和对应钩码的总质量m，并计算弹簧弹力F(取重力加速度大小g＝9.8 m/s2)。 依次用弹簧A、弹簧B和A、B嵌套并联弹簧进行实验，相关数据如下表所示： 钩码数 1 2 3 4 5 6 钩码质量m( ... ...