弹簧测力计原理的探究-2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练（学生版）

专题训练（二）弹簧测力计原理的探究

学习目标

1.通过探究弹簧在不同外力作用下的形变程度，理解弹簧的伸长量与外力之间的正比关系，这是弹簧测

力计工作的基本原理。

2.在探究过程中，学生需要使用到弹簧、测力计、祛码等基本实验器材，通过实际操作，学生可以熟悉

这些器材的使用方法。

3.通过实验探究，学生可以掌握基本的实验方法与技能，如测量、记录、分析数据等，这些技能对于学

生未来的科学探究具有重要意义。

4.在探究过程中，学生需要仔细观察弹簧在不同外力作用下的形变情况，分析形变与外力之间的关系,

从而培养观察与分析能力。

5.在实验过程中，学生可以了解到误差的来源，如测量工具的精度、环境因素等，并学习如何减小误差

的方法，这对于提高实验结果的准确性具有重要意义。

6.通过探究弹簧测力计的原理，学生可以感受到科学探究的乐趣，培养对科学探究的兴趣与态度，从而

更好地理解和应用科学知识。

专题解读

一、实验背景

弹簧测力计是一种常见的测量力大小的工具，其原理基于胡克定律，即弹簧的伸长量与所受拉力成正

比。为了深入理解这一原理，许多学者和实验者进行了大量的探究。本专题将对这些探究进行解读，以期

帮助读者更好地理解弹簧测力计的原理。

二、实验目的

弹簧测力计是一种常用的力学测量仪器，其原理是弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。本探究专题旨

在通过实验的方法，深入理解弹簧测力计的原理，掌握相关的实验技能和方法，提高自身的观察与分析能

力，同时培养科学探究的兴趣与态度。

三、实验方法

实验法：通过实验的方法，测量不同质量的祛码对弹簧的拉力，观察和分析弹簧的伸长量与拉力之间

的关系。

数据分析法：对实验数据进行整理、分析和处理，得出弹簧的伸长量与拉力之间的规律。

误差分析法：分析实验过程中可能存在的误差来源，如测量工具的精度、环境因素等，并尝试减小误

差的方法。

四、实验过程

1.实验装置：实验装置包括弹簧、测力计、祛码等基本器材。

2.实验步骤：

（1）将弹簧一端固定在测力计上，另一端悬挂不同质量的破码；

（2）读取各组祛码质量m和弹簧伸长量Ax；

（3）根据胡克定律F=kx,计算各组k；

（4）分析数据，得出结论。

3.实验结果：通过实验，我们可以观察到弹簧的伸长量与所受拉力之间的正比关系，进一步验证了胡克

定律。

4.实验分析：在实验过程中，需要注意误差的来源，如测量工具的精度、环境因素等。通过减小误差的

方法，可以提高实验结果的准确性。

五、实验结果

通过探究实验，我们可以得出以下结论：在确定的实验条件下，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。

当拉力越大时，弹簧的伸长量也越大；反之，当拉力越小时，弹簧的伸长量也越小。

六、误差分析

测量工具的精度：使用高精度的测量工具可以减小误差。

环境因素：环境温度、湿度等因素可能影响实验结果，需要在恒温、恒湿条件下进行实验。

弹簧自身质量：弹簧自身质量可能影响实验结果，需要选择质量较小的高精度弹簧。

操作误差：操作过程中可能存在误差，如祛码悬挂不垂直等，需要规范操作。

七、应用与拓展

应用：弹簧测力计广泛应用于各种场合，如物理实验、工程测量等。通过理解其原理，可以更好地使

用和保养弹簧测力计。

拓展：胡克定律不仅适用于弹簧，还适用于其他弹性体。通过探究不同弹性体的胡克定律，可以进一

步拓展对弹性力学知识的理解。

专题训I练

考向一：探究弹簧测力计的原理一一常规实验

1.（2023下•四川攀枝花•九年级校考阶段练习）小华在课外探究：弹簧的伸长量跟所受拉力的变化关

系，利用如图甲所示实验装置记录了相应实验数据如下：（g=10N/kg）

钩码质量/g050100150200250300400

指针位置/cm2345677.57.5

Q

on

c9

E0

0

（1）根据数据分析可知弹簧的原长为_cm„

（2）小华做出了如图乙三个图像，其中正确的是图

（3）分析实验数据可知，若用此弹簧做成弹簧测力计，量程是_o

2.（2022下•江苏淮安•八年级统考期中）如图所示，探究弹簧形变与外力的关系，弹簧下挂一只钩码,

受到的外力是0.5N,数据记录表中。

实验次数123456

悬挂钩码数/只012345

弹簧长度/cm6.006.807.608.409.2010.00

外力/N

3

2

伸长量/cm

0123456

⑴实验中使用的测量工具是,弹簧形变的大小用表示;

（2）根据实验数据可知，弹簧受到1N的外力作用，伸长o实验结论是;

（3）画出弹簧的伸长量与外力的关系图0图像表明，弹簧的伸长量与外力成比。

3.（2023下•江苏淮安•八年级统考期中）如图所示，探究竖直悬挂的弹簧发生形变与外力的关系。

弹簧下挂一只钩码受到的外力是0.5N,实验获得的数据记录表中。

实验次数123456

悬挂钩码数/只012345

弹簧总长度/cm6.006.807.608.409.2010.00

（1）实验用到的测量工具是，弹簧形变的大小是用表示的；

（2）分析实验数据可知，弹簧每受到0.5N的外力，弹簧伸长o实验得到的结论是；

（3）在图2中画出弹簧的伸长量与外力的关系图______。

4.（2023下•江苏苏州•八年级苏州工业园区星湾学校校考期中）用一把刻度尺和一支弹簧测力计探究

弹性细绳的伸长量与所受拉力的定量关系。如图甲所示，/、5分别为处于原长的一根弹性细绳的左右两端，

A和&是固定在细绳上的两个标识。现将/端固定，用弹簧测力计将2端沿着细绳所在直线向右拉，4、

&和5三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示。已知细绳始终处于弹性限度内。

（1）据甲图可知弹性细绳原长为cm；

（2）分析实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是（填"均匀"或"不均匀"）伸长的；细

绳的长度与所受拉力（填"成正比"或"不成正比"）。

（3）当标识&刚好位于刻度尺上8.00cm位置时，片位于刻度尺上_________cm位置。现手持细绳两

端，/端向左8端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识K不动，则A、8两端的速度之比

为_________

R】&B

（甲）/

（乙）/

%

（丙）NTnjnnTn

火2B

（丁）.............I............................UH

Apnw|nnjnn|nnjnn|nnjnn|nnjnninnjnn|innnnjwn]Tinjnn|nnjnnpnnnn]wni]

0cm123456789101112

5.（2023下•吉林松原,八年级校联考期中）为制作弹簧测力计，某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力

的关系作了探究。下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据。

AB

弹簧受到的拉力/N0123456

甲弹簧的长度/cm6.07.59.010.512.013.515.0

乙弹簧的长度/cm6.09.012.015.018.021.024.0

（1）分析表中数据可得：

①在一定条件下，弹簧的伸长与所受的拉力成O

②在拉力相同的情况下，甲弹簧的伸长比乙弹簧（填"大"或"小"）。

（2）如图的A、B两弹簧测力计分别使用了甲、乙两弹簧，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同。

则量程较大的是测力计。（填"A"或"B"）

（3）根据表中数据计算，在弹簧的弹性限度内，当拉力为12N时，甲弹簧的长度为cm。

6.（2023下•江苏宿迁•八年级统考期中）某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系：

（1）将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在方向（填"水

平"或"竖直"）；

（2）弹簧自然悬挂，待弹簧时，弹簧原长记为4=25.35cm,在弹簧下端挂一个10g钩码弹簧长

度记为乙，再增加一个10g钩码，弹簧长度记为4,依次类推，弹簧长度依次，记为4至4,用刻度尺测

（4）物理学中为了描述弹簧的特性，引入了弹性系数（通常用人表示），它的定义是单位形变量时所

产生弹力的大小，即等于弹簧伸长单位长度时的弹力。由日常生活经验可知，弹簧下挂的物体重力大小等

于弹簧产生的弹力大小，由图可知弹簧的弹性系数为N/m。

7.（2023下•江苏徐州•八年级统考期中）小明在探究“弹簧的伸长量与受到拉力的关系”时，利用图1

所示器材并记录了相应数据，如下表所示，g取10N/kg。

钩码质量（g）050100150200250300400

指针位置（cm）2345677.57.5

（1）分析数据可知，弹簧在弹性范围内，弹簧的伸长量与拉力成;

（2）小明作出了弹簧受力与弹簧长度的关系图2,其中正确的图像是；

（3）小华又将弹簧测力计如图3放置，测物体的重力，错误是；

（4）如图4所示，小林用调零好的弹簧测力计测一个物体的重力，示数为G。将弹簧测力计倒过来,

将钩码挂在吊环上，手提秤钩，则弹簧测力计的示数将（填"大于"、"等于"或"小于"）G。

考向二：探究弹力大小的影响因素一一变式实验

8.（2023下•江苏南通•八年级南通市新桥中学校考阶段练习）小明弯曲手中的钢锯片，感觉到弹力大

小与钢锯片的弯曲程度有关，他猜想，弹力大小可能还跟钢锯片的长度有关。于是，他和同学合作进行了

探究。如图甲所示，将钢锯片夹在厚书内，伸出的长度（简称长度）用乙表示；钢锯片的形变量（弯曲程

度）用末端侧移量x表示，钢锯片弹力用尸表示，其大小等于测力计的读数。

F/N

实验数据如下表:

实验次数12345678910

长度L/cm15202525252525252525

形变量x/cm2212345678

弹力F/N0.480.220.060.120.180.240.300.390.510.66

Cl）由第三次实验数据分析可知，在形变量x一定时，钢锯片中弹力尸随长度乙的增大而

（填"增大"或"减小"）；

（2）由第3~7次实验数据分析，可得该情况下弹力厂与形变量x的关系式为；

（3）请用表中钢锯片长度工为25cm时的数据，在图乙中画出弹力尸跟形变量x关系的图像；

（4）分析图象，进一步归纳可得结论：当x小于等于5cm时弹力尸与形变量x成比，当x大

于5cm时弹力F与x关系发生变化；

（5）钢锯条产生的弹力还可能与有关。

考向三：实验的综合应用

9.（2023下•四川成都・八年级统考期末）在“用弹簧测力计测量力的大小"实验中：

水平桌面

（1）根据力的作用效果可以对力的大小进行测量，弹簧测力计能够测量力的大小，利用的是

A.力可以改变弹簧的形状

B.力可以改变弹簧的运动方向

C.力可以改变弹簧的运动快慢

（2）如图所示，在水平桌面上，用弹簧测力计拉着木块运动。实验前的准备步骤是：①将弹簧测力计

沿水平方向放置；②对弹簧测力计进行调零；以上两步正确的顺序是（填序号）。实验时为使弹簧

测力计示数稳定，应使弹簧测力计拉着木块做运动。

10.（2024上•四川成都・九年级校考阶段练习）小华在学习了弹簧测力计的制造原理后，决定自己动手

自制一个弹簧测力计，他利用如图所示的装置记录了相应的实验数据如下：

钩码的质量（g）050100150200250300400

指针的位置（cm）2345677.57.5

（1）帮助小华分析实验数据可得到的结论：:

（2）小华作出了如下三个图像，其中正确的是（选填序号）。

11.（2022下•河北廊坊•八年级统考期末）同学们在学完弹簧测力计的相关知识后，自制了一个“橡皮

筋测力计"，将橡皮筋不挂重物时下端对应位置标为零刻度线：挂1N重物时，下端对应位置标为1N；将这

段距离等分为20格，每格表示0Q5N。用此测力计测量物体重力时，发现测量值不准确。为了弄清其中的

原因，同学们探究了橡皮筋的伸长与受到外力的关系。他们利用规格为0Q5N的螺母若干、刻度尺、橡皮

筋、白板等进行了实验探究。不挂重物时，使橡皮筋下端与刻度尺的零刻度线对齐：挂不同重物时，橡皮

筋下端对应不同的刻度值，作出标记，如图所示。

试验次数123456789101112

螺母个数"/个01234567891011

螺母总重G/N00.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55

刻度尺读数上/mm05.011.020.030.045.060.075.090.0110.0133.0158.0

（1）螺母挂在橡皮筋下静止时，受到橡皮筋的拉力（选填"大于""等于"或"小于"）它受到

的重力；

（2）同学们在橡皮筋下依次挂上个数不等的螺母，实验数据记录如表；

①分析实验数据可初步得出：橡皮筋下所挂重物越重，橡皮筋的伸长越;

②进一步分析数据发现：每增加1个螺母时，刻度尺读数的变化量总体上是不同的，但中间有部分读

数的变化量是相同的。若静止时橡皮筋下端对应刻度尺的70.0mm处，推测橡皮筋下所挂的物体重约为—

N（结果保留两位小数）；若挂另一重物，静止时橡皮筋下端对应刻度尺的15.0mm处，此时

（选填"能"或"不能"）确定此物体的重；

（3）同学们根据实验数据，用此橡皮筋重新制作一个刻度均匀的测力计，橡皮筋上端和刻度尺的位置

保持不变。制作此测力计依据的原理是;若使测力计的量程最大，零刻度线应标在刻度尺的—

mm刻度处，此测力计的最大量程为；

（4）同学们更换不同的橡皮筋进行探究，发现其它橡皮筋的特点均与此相似，他们由此总结出，若要

用橡皮筋制作测力计，受橡皮筋材料影响，刻度均匀部分可测量范围，整体上测量不准确，所

以橡皮筋不适合做测力计。

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12.（2023下•山西运城•八年级统考期中）立定跳远是我市中考体育测试项目之一，小华根据平时训练

体会，猜想影响立定跳远成绩的因素有：弹跳力量、跳跃角度、自身体重等。他用弹簧玩具枪、小钢球做

了系列实验，研究影响立定跳远成绩的因素，记录如图。

①发射角60。轨迹②发射角45。轨迹③发射角30。轨迹

图丙

请回答下列问题:

（1）比较图甲中的三种情况可得出：在其它因素相同时，发射角为时，钢球射出的距离最远。

（2）比较图甲和图丙中对应的三种情况，我们可推理得出：立定跳远的成绩与有关。

（3）综合比较上述各图，小华给出了立定跳远取得好成绩的建议：①；②o（任意两

条，合理即可）

13.（2023下•江苏镇江•八年级统考期中）将塑料小桶中分别装满已知密度的五种不同液体后，用弹簧

（2）若小桶中盛满某种密度未知的液体时，弹簧测力计的示数是3.9N,该液体的密度是多少?

（3）小勇同学根据小华同学的发现，将实验时用的弹簧测力计和小桶改装成了一个液体密度计，使用

时只要在小桶内装满待测液体，就可从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度，请你帮他在图乙

中把液体密度计的零刻线和最大刻度线向右延长，并标出这两根刻度线相应的刻度值______:（写出计算

过程）

（4）小明同学想提高这个液体密度计的精确度，用完全相同的铁桶代替塑料桶去进行相同的实验，请

问可以提高这个液体密度计的精确度吗？（填"是"或"否"）原因是