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高考物理总复习课件
第二章 　相互作用与物体平衡
实验二 探究弹力和弹簧伸长的关系
一、基本原理与操作
二、注意事项
1.安装实验装置：要保持刻度尺竖直并靠近弹簧.
2.不要超过弹性限度：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.
3.尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数
据.
4.观察所描点的走向：不要画折线.
5.统一单位：记录数据时要注意弹力与弹簧伸长量的对应关系
及单位.
三、误差分析
1.钩码标值不准确，弹簧长度测量不准确会带来误差.
2.画图时描点及连线不准确也会带来误差.
考点 实验原理与操作
【典题 1】(2022 年广东二模)在探究弹簧形变与弹力
的关系时，实验小组把两根轻弹簧Ⅰ、Ⅱ按如图 S2-1 所
示的方式连接起来，在弹性限度内，将质量为 50 g 的钩
码逐个挂在弹簧下端，得到指针 A、B 的示数 LA、LB 见
下表，g 取 9.80 m/s2.
图 S2-1
钩码数 1 2 3 4
LA/cm 15.76 19.77 23.67 27.76
LB/cm 29.96 35.76 41.51 47.36
(1)通过对比表中的数据可知，弹簧Ⅰ的劲度系数_______(填
“大于”“小于”或“等于”)弹簧Ⅱ的劲度系数.
(2)利用表中的数据计算出弹簧Ⅰ的原长为________cm(结果
保留 2 位小数).
(3)挂上一个钩码，待弹簧静止后，弹簧Ⅰ、Ⅱ的伸长量之和
为________cm，由此可知，若将弹簧Ⅰ和Ⅱ串联起来视为一个弹
簧，其等效劲度系数等于________N/m(结果保留 3 位有效数字).
解析：(1)挂上第二个钩码后，弹簧Ⅰ伸长量ΔxA＝19.77 cm－
15.76 cm＝4.01 cm，弹簧Ⅱ伸长量ΔxB＝35.76 cm－29.96 cm－ΔxA
＝1.79 cm，根据胡克定律，弹簧Ⅰ的劲度系数小于弹簧Ⅱ的劲度
系数.
(2)设弹簧Ⅰ的原长为 L0，则 L0＋
mg
k
＝15.76 cm，L0＋
4mg
k
＝
27.76 cm，联立得 L0＝11.76 cm.
(3)挂上一个钩码，待弹簧静止后，弹簧Ⅰ、Ⅱ的伸长量之和
为Δx＝35.76 cm－29.96 cm＝5.80 cm.由此可知，若将弹簧Ⅰ和Ⅱ
答案：(1)小于 (2)11.76 (3)5.80 8.45
创新角度 实验装置图 创新解读
实验原
理创新 1.弹簧水平放置，消除弹簧自身
重力对实验的影响.
2.改变弹簧的固定方式，研究弹
簧弹力大小与压缩量之间的大小
关系
创新角度 实验装置图 创新解读
实验器
材创新 1.用橡皮筋代替弹簧做实验.
2.拉力传感器显示的拉力 F 与橡
皮筋的弹力并不相等，仅为橡皮
筋弹力在水平方向的分力
(续表)
创新角度 实验装置图 创新解读
实验过
程创新 1.利用固定在弹簧上的 7 个指针，
探究弹簧的劲度系数 k 与弹簧长
度的关系.
2.利用“化曲为直”的思想，将
探究劲度系数 k 与弹簧圈数的关
系，转化为探究 与 n 的关系
(续表)
【典题 2】(2022年湖南卷)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、
刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图 S2-2 所示的实验装置，测
量冰墩墩玩具的质量.主要实验步骤如下：
图 S2-2
次序 1 2 3 4 5
硬币数量 n/枚 5 10 15 20 25
长度 l/cm 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为 6.05 g.
(2)将硬币以 5 枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡
皮筋的长度 l，记录数据如下表：
(3)根据表中数据在图 S2-3 甲上描点，绘制图线.
甲
乙
图 S2-3
(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮
筋长度的示数如图乙所示，此时橡皮筋的长度为________cm.
(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为________g(结果保
留 3 位有效数字).
解析：(3)根据表格标点连线如图 D19 所示.
图 D19
(4)由图可知刻度尺的分度值为 1 mm，故读数 l＝15.35 cm.
(5)设橡皮筋的劲度系数为 k，原长为 x0，则 n1mg＝k(x1－x0)，
n2mg＝k(x2－x0)
则橡皮筋的劲度系数为 k＝
(n2－n1)mg
x2－x1
从作的 l-n 图线读取数据则可得
×6.05×(15.35－9.05) g≈127 g.
x0＝
n2x1－n1x2
n2－n1
＝9.05 cm
设冰墩墩的质量为 m1，则有 m1g＝k(l－x0)
可得 m1＝
10
3
答案：(3)如图 D19 所示. (4)15.35 (5)127
【迁移拓展】(2023 年广东潮州二模)某实验小组用橡皮筋探
究影响其伸长量的有关因素，探究方案如下：
(1)取 4 根材料、粗细相同的橡皮筋，其中 3 根等长，另一根
的长度只有前三根长度的一半，将它们按如图 S2-4 所示方式悬挂
(其中第 1 组是两根并用).
图 S2-4
橡皮筋编号 1 2 3 4
原长 L/cm 10.00 10.00 5.00 10.00
外力 F/N 1 1 1 2
橡皮筋横截面积 S 2 1 1 1
伸长量ΔL/cm 2.51 5.01 2.500 10.02
(2)在每组下端扎线的地方各拴一个塑料签，并在支架衬贴的
纸上标出塑料签的原始位置 O(即橡皮筋的原长).
(3)先分别悬挂 100 克钩码，然后在橡皮筋“2”下加挂 100 克
钩码，记下各次标签的位置，测量结果如下表(g 取 10 N/kg)：
(4)以上探究过程使用的实验方法是__________.
(5)伸长量ΔL 在记录数据中出现错误的是__________(填具体
数据).
(6)根据上述探究过程，橡皮筋的伸长量与相关因素可能的关
系为__________.
(7)将一原长为 L 的橡皮筋，两端施加大小为 F 的拉力时，橡
皮筋伸长了ΔL；把它从中央剪断，取其中的一段，给两端施加 2F
的拉力，此时这段橡皮筋的长度为___________(不超过弹性限度).
解析：(4)影响橡皮筋伸长量的因素涉及多个物理量，应使用
控制变量法进行实验.
(5)伸长量ΔL 在记录数据中出现错误的是 2.500 cm，应该将测
量结果精确到 1 mm，再估读到毫米的下一位，应为 2.50 cm.
(6)由实验数据可知，橡皮筋“1、2”原长相同、受力相同，
横截面积越大伸长量越小，与横截面积成反比关系；橡皮筋“2、
3”受力相同，横截面积相同，原长越长伸长量越大，与原长成正
比关系；橡皮筋“2、4”原长相同，横截面积相同，受力越大伸
长量越大，与力成正比关系；根据上述探究过程，橡皮筋的伸长
量与相关因素可能的关系为ΔL∝
FL
.
S
(7)设比例系数为 k，横截面积为 S，根据题意有ΔL＝k
FL
S
，从中
规律总结
在数据处理时，原实验是做弹力与伸长量的关系
图像，图像的斜率表示劲度系数，也可做出其他的图像，根据物
理规律写出两物理量的函数表达式，理解好图像斜率的物理意义.
谢谢
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