1探究弹簧弹力与形变量的关系
特训目标特训内容
目标1竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系(1T-2T)
目标2水平伸展法探究弹簧弹力与形变量的关系(3T-4T)
目标3斜面延展法探究弹簧弹力与形变量的关系(5T-6T)
目标4合成法探究弹簧弹力与形变量的关系(7T-8T)
目标5杨氏模量(9T-10T)
目标6串并联弹簧弹力与形变量的关系(11T-12T)
目标7角度旋转法探究弹簧弹力与形变量的关系(13T-14T)
【特训典例】
一、竖直悬挂法探究弹簧弹力与形变量的关系
1一兴趣小组想测量某根弹性绳的劲度系数(弹性绳的弹力与形变量遵守胡克定律)．他们设计了如图甲所示实验：弹性绳上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，弹性绳下端通过细绳连接钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m和对应弹性绳下端P的刻度值x，如下表所示：
钩码质量m/g20406080100120
P点刻度值x/cm5.535.926.306.677.027.40
(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m-x图象；
(2)请根据图象数据确定：弹性绳原长约为cm，弹性绳的劲度系数约为N/m(重力加速度g
取10m/s2，结果均保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏
小”、“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将(选填“偏小”、“偏大”或“不受影响”)。【答案】 5.10~5.2552.2~55.8不受影响偏小【详解】(1)[1]作出m-x图象如图；
2(2)[2][3]根据图象数据确定：弹性绳原长约为5.20cm，弹性绳的劲度系数约为k=FΔx=
120×10-3×10(7.40-5.20)×10-2N/m=54.5N/m
(3)[4][5]若实验中刻度尺的零刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将不受影
弹簧弹力与形变量的关系实验
1. 引言
嘿，大家好！今天咱们要聊聊一个和我们生活息息相关的小东西——弹簧。听说弹簧这东西很厉害，能伸能缩，像个变色龙一样。而我们今天要做的，就是搞清楚弹簧的弹力和它的形变量之间的关系。说白了，就是看看弹簧被拉长或压缩了，力量会有啥变化。这可不是随便说说，而是个很有趣的实验哦！
2. 实验准备
2.1 需要的材料
首先，我们得准备一些“弹簧兄弟”。你可以去五金店找那些弹簧，记得挑那种弹力十足的哦！除了弹簧，咱还得准备一些砝码，也就是小重物，像石头或者小铁块；再来一根尺子，最好是那种可以折叠的，方便量长度；还有一个钩子，方便挂上去。这样一来，咱们就可以开工了！
2.2 实验步骤
好了，材料准备齐全，我们开始实验吧！第一步，先把弹簧挂在一个稳稳的架子上，这样弹簧就不会“走失”了。接着，把尺子竖着放好，零点对准弹簧的顶端。然后，慢慢地往弹簧上挂一个砝码，看看弹簧拉长了多少。记得要小心点，不要一下子挂太重的，不然弹簧会吓坏哦！每次挂上去之后，记录下弹簧的长度，这样你就能看到弹簧在“努力”工作的样子。
3. 数据分析
3.1 观察与记录
在实验过程中，你会发现，弹簧一开始被拉长的时候，长度变化很明显。比如，挂上1公斤的重物，弹簧可能会拉长2厘米；再挂上2公斤，咦，拉长的幅度又大了！这时候，心里可能会冒出个疑问：“难道弹簧的力气真的在变吗？”其实，没错，弹簧的弹力和它的形变量之间确实是有关系的。
3.2 归纳结论
通过一系列的观察和记录，我们会发现，弹簧的弹力和形变量呈现一种“正相关”的关系。简单来说，就是你越拉它，它就越有劲儿回弹。这个规律可以用一个小公式来表示，就是胡克定律：弹力等于弹簧常数乘以形变量。听起来是不是有点高深？其实就是告诉我们，弹簧越长，拉的力气就越大。就像我们人一样，越被压迫，就越有劲儿反抗，哈哈！
4. 小结与感悟
最后，经过这次实验，我真的是感受到了弹簧的魅力。它不仅仅是个小工具，更像是一个小伙伴，陪着我们在生活中不断地“伸展”和“缩回”。生活就像这根弹簧，有时候会被压得喘不过气来，但只要坚持，总能恢复原状。就像咱们这次实验一样，搞懂了弹簧的原理，其实也就是在告诉我们，面对生活的挑战，永远不要低头！所以，别小看这些小玩意儿，它们背后可是藏着大智慧的呢！
实验：探究弹簧弹力与形变量的关系习题选编 含答案
1、如图所示，将一轻质弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，刻度尺的0刻线与弹簧上端对齐，使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧下端挂一个50 g的砝码时，指针示数为L1=3.10 cm；当弹簧下端挂两个50 g的砝码时，指针示数为L2=5.60 cm。弹簧处于弹性限度内，取g=10 m/s2。由此可知（ ）
A．弹簧的原长是0.60 cm
B．弹簧的原长是1.60 cm
C．弹簧的劲度系数约为20 N/m
D．由于弹簧的原长未知,无法算出弹簧的劲度系数
【答案】AC
2、某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了图1所示的实验装置。他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在下面的表中。(弹簧始终在弹性限度内)
测量次序 1 2 3 4 5 6
弹簧弹力大小F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
弹簧总长x/cm 6.00 7.16 8.34 9.48 10.85 11.75
根据实验数据在图2的坐标纸上已描出了测量的弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长x之间的函数关系点，并作出了F－x图线。
（1）图线跟x坐标轴交点的物理意义是_________________；
（2）该弹簧的劲度系数k＝_______________N/m。(结果保留两位有效数字)
【答案】弹簧的原长 42N/m（41-45）
3、某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度L0；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示．（本实验过程中未超出弹簧的弹性限度）。由图可知该弹簧的自然长度为_____m；该弹簧的劲度系数为_____N/m．（计算结果均保留两位有效数字）
实验二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．学会利用图像法处理实验数据，探究物理规律。
二、实验原理、器材1．实验原理
(1)在弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码受到的重力大小相等。
(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大
小F，以横坐标表示弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组数据(x，F)对应的点，
用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹簧弹力大小与弹簧伸长量间的关
系。2．实验器材与装置图
铁架台、毫米刻度尺、弹簧、钩码(若干)、三角板、铅笔、重垂线、坐标纸等，装置如图所示。
三、实验步骤与操作1．安装：如装置图所示，将铁架台放在桌面上(固定好)，将弹簧的一端固定于铁架台的横杆
上，在靠近弹簧处将刻度尺(最小分度为1mm)固定于铁架台上，并用重垂线检查刻度尺是否
竖直。2．原长：记下弹簧下端不挂钩码时所对应的刻度l0，即弹簧的原长。
3．测量：在弹簧下端挂上钩码，待钩码静止时测出弹簧的长度l，求出弹簧的伸长量x和弹
力F(大小等于所挂钩码受到的重力)。4．改变：改变所挂钩码的数量，重复上述实验步骤3，要尽量多测几组数据，将所测数据填
写在表格中。
四、数据处理1．以弹力F为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图，用平滑的曲线连接各
点得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线。2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式，并解释函数表达式中常数的物
理意义。
五、误差分析1．钩码标称值不准确、弹簧长度测量不准确以及画图时描点连线不准确等都会引起实验误差。
2．悬挂钩码数量过多，导致弹簧的形变量超出了其弹性限度，不再符合胡克定律(F＝kx)，故图线发生弯曲，如图甲所示。
3．水平放置弹簧测量其原长，由于弹簧自身受到重力，将其悬挂起来后会有一定的伸长量，故图像横轴截距不为零，如图乙所示。
六、注意事项1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度，要注意观察，适可而止。
