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【题型考点分析】实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
【考点一】 对图像的分析
【典型例题1】 (2020－2021学年云南省玉溪一中高一(上)期中)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度关系的图像如图所示，下列表述正确的是(　　)
A．b的原长比a的长
B．a的劲度系数比b的小
C．a的劲度系数比b的大
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
【解析】 A．在图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故可判断b的原长大于a的原长，A正确；
BC．斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，故B错误，C正确；
D．由胡克定律可知：弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误。故选AC。
【答案】 AC
【考点二】 对实验原理和操作的考查
【典型例题2】 (2020－2021学年福建省福州市第三中学高一(上)期中)在《探究弹簧伸长量与弹力关系》的实验中，
(1)在“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验中，以下说法正确的是_____．
A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
(2)甲同学研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图所示的F L图象，由图象可知：弹簧原长L0＝____cm，求得弹簧的劲度系数k＝____N/m．
(3)乙同学做实验时，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出簧伸长后的长度L，把L﹣L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中所示图象的( )．
A． B． C． D．
【解析】 (1)[1]．A、弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度，否则弹簧会损坏，故A正确．
B、用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要保证弹簧位于竖直位置，使钩码的重力等于弹簧的弹力，要待钩码平衡时再读读数．故B正确．
C、弹簧的长度不等于弹簧的伸长量．故C错误．
D、拉力与伸长量之比是劲度系数，由弹簧决定，同一弹簧的劲度系数是不变的，不同的弹簧的劲度系数不同，故D错误．
(2)[2]．弹簧弹力为零时弹簧的长度为弹簧原长，由图示F－L图象可知，弹簧原长：L0=3．0cm；
[3]．由胡克定律：F=kx根据图示图象可知，
弹簧的劲度系数：
(3)[4]．①实验中用横轴表示弹簧的伸长量x，纵轴表示弹簧的拉力F(即所挂重物的重力大小)②当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，但此时所挂重物的重力为0N(即：F=0N)，此时弹簧伸长量不等于0；③因为在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与其所受的拉力成线性关系．综合上述分析四个图象中只有C符合．
【答案】 ①AB ②3.0 ③200 ④C
【归纳总结】
1．相关原理
(1)用悬挂法测量弹簧的弹力所运用的正是弹簧的弹力与挂在弹簧下面的钩码的重力大小相等这一原理．
(2)弹簧的长度可用刻度尺直接测出，伸长量可以由拉长后的长度减去弹簧原来的长度进行计算，这样就可以研究弹簧的弹力和弹簧伸长量之间的定量关系了．
2．注意事项
(1)每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力有可能与钩码重力不相等．
(2)弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的弹性限度．
(3)测量有关长度时，应区别弹簧原长l0、实际总长l及伸长量x三者之间的不同，明确三者之间的关系．
(4)建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小．
(5)描线的原则是，尽量使各点落在描画出的线上，少数点分布于线两侧，描出的线不应是折线，而应是平滑的曲线．
【考点三】 对实验数据处理和误差分析的考查
【典型例题3】 在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图1所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度．
(1)某同学通过以上实验测量后把6组实验数据描点在坐标系图2中，请作出F－L图线．
(2)由此图线可得出弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．
(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较
优点在于：__________________________________________________；
缺点在于：______________________________________________________.
【解析】　(1)F－L图线如图所示．
(2)图象的横截距表示弹力为零时的弹簧的长度，此时弹簧的长度为原长，所以弹簧的原长L0＝5 cm，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，故有k＝＝ N/m＝20 N/m.
(3)试根据该同学以上的实验情况，记录实验数据的表格为：
钩码个数 0 1 2 3 4 5
弹力F/N
弹簧长度L/(×10－2 m)
(4)优点在于：可以避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点在于：弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差．
【答案】　(1)如解析图所示　(2)5　20　(3)见解析　(4)可以避免弹簧自身重力对实验的影响　弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差
【归纳总结】
1．数据处理
(1)解析法：以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数解析式，首先尝试一次函数，如果不行再考虑二次函数．
(2)列表法：将测得的F、x填入设计好的表格中，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．
(3)图象法：以弹簧伸长量x为横坐标，弹力F为纵坐标，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．
2．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．
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【题型考点分析】实验：探究弹力和弹簧伸长的关系
【考点一】 对图像的分析
【典型例题1】 (2020－2021学年云南省玉溪一中高一(上)期中)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度关系的图像如图所示，下列表述正确的是(　　)
A．b的原长比a的长
B．a的劲度系数比b的小
C．a的劲度系数比b的大
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
【考点二】 对实验原理和操作的考查
【典型例题2】 (2020－2021学年福建省福州市第三中学高一(上)期中)在《探究弹簧伸长量与弹力关系》的实验中，
(1)在“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验中，以下说法正确的是_____．
A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
(2)甲同学研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L关系实验时，得到如图所示的F L图象，由图象可知：弹簧原长L0＝____cm，求得弹簧的劲度系数k＝____N/m．
(3)乙同学做实验时，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出簧伸长后的长度L，把L﹣L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图中所示图象的( )．
A． B． C． D．
【考点三】 对实验数据处理和误差分析的考查
【典型例题3】 在“探究弹力和弹簧伸长量的关系，并测量弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图1所示，所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测量相应的弹簧的总长度．
(1)某同学通过以上实验测量后把6组实验数据描点在坐标系图2中，请作出F－L图线．
(2)由此图线可得出弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)试根据该同学以上的实验情况，帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．
(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较
优点在于：__________________________________________________；
缺点在于：______________________________________________________.
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