第08讲 实验：探究弹簧弹力与形变量的关系、实验：探究两个互成角度的力的合成规律（课件）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

教师：XXX2025年高考一轮复习讲练测新教材新高考新教材新高考第08讲实验：探究弹簧弹力与形变量的关系、

实验：探究两个互成角度的力的合成规律

01考情分析目标导航02知识导图思维引航03考点探究考法突破04真题练习命题洞见目录contents01考情分析目标导航目标要求目标1：会通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系。目标2：进一步理解胡克定律，掌握以胡克定律为原理的拓展实验的分析方法。目标3：会通过实验探究两个互成角度的力的合成规律，掌握数据处理方法。2023·全国·高考真题物理试题2023·浙江·高考真题物理试题2022·浙江·高考真题物理试题2021·广东.高考真题物理试题考情分析考情分析02知识导图思维引航思维导航两个基本学生实验实验:探究弹簧弹力与形变量的关系本实验通过探究弹簧弹力与弹簧形变量的关系,研究弹簧的弹力大小变化规律及求解弹簧的劲度系数，高考常常以弹簧自重对实验的影响、利用图像法处理实验数据等作为考查的关键点。本实验是利用等效替代法探究两个互成角度的力的合成规律。但因实验器材与数据处理方法的不同，实验操作过程与要求也有所不同，高考命题常以结点是否需要固定、合力与分力的大小是否需要测出具体数值作为考查的关键点。实验:探究两个互成角度的力的合成规律操作要点数据处理实验细节误差分析03考点探究考法突破探究弹簧弹力与形变量的关系考点一探究两个互成角度的力的合成规律考点二创新实验考点三考航导点其他方案优化

误差分析考点一探究弹簧弹力与形变量的关系知识点1

理清原理与操作原理装置图操作要领

平衡时弹簧产生的弹力和外力大小相等(1)安装：按照原理装置图安装实验仪器。(2)操作：弹簧竖直悬挂，待钩码静止时测出弹簧长度。(3)作图：坐标轴标度要适中，单位要标注，连线时要使各数据点均匀分布在图线的两侧，明显偏离图线的点要舍去。考点一探究弹簧弹力与形变量的关系知识点2.力的合成图像法根据测量数据，在建好直角坐标系的坐标纸上描点。以弹簧的弹力F为纵轴，弹簧的伸长量x为横轴，根据描点的情况，作出一条经过原点的直线列表法将实验数据填入表中，研究测量的数据，可发现在实验误差允许的范围内，弹力与弹簧伸长量的比值不变函数法根据实验数据，找出弹力与弹簧伸长量的函数关系知识点3.注意实验细节考点一探究弹簧弹力与形变量的关系1．不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度。2．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。3．观察所描点的走向：本实验是探究性实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点。4．统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位。考点一力的合成知识点4做好误差分析偶然误差(1)弹簧长度的测量是本实验的主要误差来源，测量时尽量精确地测量弹簧的长度(2)描点、作图不准确也会造成误差系统误差由于弹簧自身重力的影响，所作直线只是近似过坐标原点。尽量选用质量较轻的弹簧考向1是否需消除弹簧自重的影响

(1)为完成实验，还需要的实验器材有：__________。刻度尺(2)实验中需要测量的物理量有：___________________________________________________________。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)

200弹簧自身的重力测量弹簧原长和伸长量根据实验原理，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)。

考向1是否需消除弹簧自重的影响：CBDAEFG【解析】：根据实验操作的合理性可知先后顺序为C、B、D、A、E、F、G。先定首尾后定中间考向1是否需消除弹簧自重的影响

(1)下列说法中正确的是_____。(填正确答案标号)CA.每次增加的钩码数量必须相等B.通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比C.用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态D.用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力与弹簧伸长量之比相等每次增加的钩码数量不需要相等在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比

拉力过大超过弹簧的弹性限度考向1是否需消除弹簧自重的影响

25(3)该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于：________________________________。避免弹簧自身重力对实验的影响

从原理上优化了实验方案1．因弹簧自身重力的影响，弹簧水平放置在桌面上和竖直悬挂在铁架台上的长度是不同的。2．将弹簧水平穿在细杆上，且使弹簧与细杆没有接触，可以消除弹簧自身重力对实验结果的影响。考向2

区分F−x图像和F−l图像

501001502002502.305.087.889.8012.50

先描点后连点成线考向2

区分F−x图像和F−l图像(2)写出图线的函数表达式。

(3)解释函数表达式中常数的物理意义。

考向2

区分F−x图像和F−l图像

(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小来代替弹簧弹力的大小，这样做依据的物理规律是____________________。共点力的平衡条件钩码静止时其所受重力大小等于弹簧弹力的大小，这样做依据的物理规律是共点力的平衡条件。考向2

区分F−x图像和F−l图像

4.0

8.00

1．描点画线时，所描的点不一定都落在一条直线上，但应注意一定要使不在直线上的点均匀分布在直线两侧。2．用图像法处理实验数据时，因所选取的坐标轴不同，图线特点也不同。如作F-x图像，图线为一条过原点的直线，如作F-l(l为弹簧长度)图线，图线为一条与l轴有交点的倾斜直线。3．无论是F-x图像还是F-l图像，图线的斜率均表示弹簧(或弹性绳)的劲度系数

考点二探究两个互成角度的力的合成规律知识点一、理清原理与操作1.原理装置图

2.操作要领：等效同一次实验中两次把橡皮条拉长后的结点O位置必须保持不变拉力记录记下每次各力的大小和方向，标记方向的两点尽量远些作图选定比例要相同，严格按力的图示要求作平行四边形求合力考点二探究两个互成角度的力的合成规律知识点二、数据处理方法

2.用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出实验步骤中只用一个弹簧测力计的拉力F的图示。

位置不变在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利用了等效替代的思想角度合适力度适中在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向标度统一在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使力的图示稍大一些考点二探究两个互成角度的力的合成规律知识点三、注意实验细节知识点四、做好误差分析偶然误差读数误差和作图误差，读数时眼睛一定要正视刻度，根据有效数字要求正确读数和记录系统误差弹簧测力计本身的误差考向1考向1是否需要固定结点

认真审题，明确实验目的、原理、操作步骤。关键操作的注意事项和误差分析。考向1考向1是否需要固定结点(1)其中步骤③中，横线上应填入的内容是_____________________。仍使小圆环处于O点(2)本实验采用的科学方法是_____。CA.理想实验法

B.控制变量法

C.等效替代法

D.转换法

4.00A

两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，等效而替代估计读到精确位的下一位

考向1考向1是否需要固定结点

5.80(2)下列不必要的操作是_____。(请填写选项前对应的字母)C

弹簧测力计应在使用前校零，细线方向应与木板平面平行，改变拉力，进行多次实验，每次不必使O点静止在同一位置考向1考向1是否需要固定结点

C

1.在用拉橡皮条做本实验时，同一次实验中，两次拉橡皮条的作用效果应相同，必须保证结点的位置相同。2．若实验过程中，不是“先用两根绳去拉，再用一根绳拉并使它的作用效果与两根绳拉的作用效果相同”，而是“用三根绳直接拉结点O”，则不必保证结点O固定不变。考向2是否测量力的具体值3.某学习小组在课外做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验。(1)该实验需要用到如图甲所示的弹簧测力计，并用对拉的方法选择弹簧测力计。有两种选择方案，方案一：两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉；方案二：两弹簧测力计置于尽量光滑的水平桌面上对拉。下列说法正确的是_______。ADA.弹簧测力计使用前必须进行调零

B.对拉的两个弹簧测力计的量程需一致C.若方案一的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用

D.若方案二的两弹簧测力计读数相等，则可正常使用对拉弹簧测力计是为了校准两弹簧测力计，但是在校准前必须调零，然后在水平面上对拉两弹簧测力计，若其读数相等，则可正常使用，竖直方向上对拉时应考虑弹簧自身重力的影响，并且与弹簧的量程无关，所以A、D正确，B、C错误。考向2是否测量力的具体值

②

为探究两个互成角度的力的合成规律，请按实验要求在图乙中完成作图；

②结合图乙，分析实验过程与结果，请至少给出一个方法以减小该实验的实验误差：

_______________________________________________________________。①见解析图

②适当增大两细绳的夹角或增大A、B两点到O点的距离①如图所示。②适当增大两细绳的夹角或增大A、B两点到O点的距离

考向2是否测量力的具体值4.(2024·德州一中检测)某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则，实验步骤如下：①取三条规格相同的橡皮筋，用刻度尺测量并记录它们的自然长度；②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度，若弹簧测力计的示数相同，则继续进行后续实验；③将三条橡皮筋的一端系在一起，再将其中两条的另一端分别固定在贴有白纸的水平木板上的M、N两点，如图所示；④将第三条橡皮筋的另一端P系一细绳，用力拉细绳，使三条橡皮筋的结点静止在某位置，在白纸上将该位置记作O，同时记录三条橡皮筋的方向和长度；

实验原理，操作步骤，注意事项考向2是否测量力的具体值

请完成以下问题：(1)以下说法正确的是_______。ABA.该实验所选用三条橡皮筋的自然长度要相等B.步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同C.步骤④中拉细绳的力可以不与木板平行D.步骤⑦中多次实验结点静止时的位置O必须在同一位置三条橡皮筋的规格相同，自然长度要相等，且劲度系数要相同，步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同，故A、B正确；拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故C错误；改变拉力，进行多次实验，每次没必要使O点在同一位置，故D错误。考向2是否测量力的具体值(2)若第二次实验同第一次相比较，OM、ON夹角不变，OM、OP的夹角变小，橡皮筋OP长度不变，则橡皮筋OM长度________，橡皮筋ON长度______。(选填“变大”“变小”或“不变”)变小变大若第二次实验同第一次相比较，OM、ON夹角不变，OM、OP的夹角变小，橡皮筋OP长度不变，由平行四边形定则可知，橡皮筋OM长度变小，橡皮筋ON长度变大。1．利用弹簧测力计拉橡皮条与细绳的结点到某位置的实验，合力和分力的大小应测出具体值。2．若用一条遵循胡克定律的橡皮筋替代弹簧测力计完成本实验，合力和分力的具体大小可以不用测出，只要根据橡皮筋的伸长量大小和方向按比例作出力的图示即可。考点三创新实验知识点1弹簧实验装置的改进装置时代化求解智能化___________________________________________考点三创新实验知识点2探究互成角度力的合成规律常见创新实验方案

钩码的重力力传感器1.某实验小组要测量弹簧的劲度系数，他们利用智能手机中自带的定位传感器设计了如图3甲所示的实验，手机软件中的“定位”功能可以测量手机竖直方向的位移(以打开定位传感器时手机的位置为初位置)。图3(1)实验小组进行了如下主要的实验步骤，正确的顺序是_________。ADBEC

把弹力的测量转化为钩码个数的测量，简化了实验步骤，n-x图像斜率意义。

劲度系数是通过图像斜率与每个钩码重力的乘积得到的1234560.982.023.013.985.015.99

49(3)实验中未考虑手机重力使弹簧伸长，这对弹簧劲度系数的测量结果____(选填“有”或“无”)影响，说明理由___________________________________________________。无本实验通过改变钩码的数量来改变弹簧的弹力，通过手机的定位传感器确定弹簧的形变量，通过作图的方法得到弹簧的劲度系数，则正确的实验步骤为ADBEC

弹簧的劲度系数是通过图像的斜率与每个钩码重力的乘积得到的，手机重力使弹簧伸长，这对弹簧劲度系数的测量结果无影响。

1.0010.5801.002-0.868-0.2910.865

0.05

(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是___。CA.因为事先忘记调零

B.何时调零对实验结果没有影响C.为了消除水平杆自身重力对结果的影响

D.可以完全消除实验的误差(3)实验中，让A传感器沿圆心为O的圆弧形(而不是其他形状)轨道移动的主要目的是___。C

在挂钩码之前，对传感器进行调零，是为了消除水平杆自身重力对结果的影响，故C正确让A传感器沿圆心为O的圆弧形轨道移动的过程中，传感器与O点的距离保持不变，即O点位置保持不变04真题练习命题洞见

钩码个数0127.758.539.3016.4518.5220.60

0.781.29＜

序号1234551015202510.5112.0213.5415.0516.56

15.35

见解析

(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为_____g(计算结果保留3位有效数字)。127

A.用刻度尺量出橡皮条的长度

B.用刻度尺量出两细线的长度C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置

D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向

相同位置

注意步骤的完整性，和操作的正确性

大小和方向

②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是________。A.换成质量更小的小车

B.调整长木板的倾斜程度C.把钩码更换成砝码盘和砝码

D.