專題訓練（二）彈簧測力計原理的探究

學習目標

1.通過探究彈簧在不同外力作用下的形變程度，理解彈簧的伸長量與外力之間的正比關系，這是彈簧測

力計工作的基本原理。

2.在探究過程中，學生需要使用到彈簧、測力計、祛碼等基本實驗器材，通過實際操作，學生可以熟悉

這些器材的使用方法。

3.通過實驗探究，學生可以掌握基本的實驗方法與技能，如測量、記錄、分析數(shù)據(jù)等，這些技能對于學

生未來的科學探究具有重要意義。

4.在探究過程中，學生需要仔細觀察彈簧在不同外力作用下的形變情況，分析形變與外力之間的關系,

從而培養(yǎng)觀察與分析能力。

5.在實驗過程中，學生可以了解到誤差的來源，如測量工具的精度、環(huán)境因素等，并學習如何減小誤差

的方法，這對于提高實驗結(jié)果的準確性具有重要意義。

6.通過探究彈簧測力計的原理，學生可以感受到科學探究的樂趣，培養(yǎng)對科學探究的興趣與態(tài)度，從而

更好地理解和應用科學知識。

專題解讀

一、實驗背景

彈簧測力計是一種常見的測量力大小的工具，其原理基于胡克定律，即彈簧的伸長量與所受拉力成正

比。為了深入理解這一原理，許多學者和實驗者進行了大量的探究。本專題將對這些探究進行解讀，以期

幫助讀者更好地理解彈簧測力計的原理。

二、實驗目的

彈簧測力計是一種常用的力學測量儀器，其原理是彈簧的伸長量與所受的拉力成正比。本探究專題旨

在通過實驗的方法，深入理解彈簧測力計的原理，掌握相關的實驗技能和方法，提高自身的觀察與分析能

力，同時培養(yǎng)科學探究的興趣與態(tài)度。

三、實驗方法

實驗法：通過實驗的方法，測量不同質(zhì)量的祛碼對彈簧的拉力，觀察和分析彈簧的伸長量與拉力之間

的關系。

數(shù)據(jù)分析法：對實驗數(shù)據(jù)進行整理、分析和處理，得出彈簧的伸長量與拉力之間的規(guī)律。

誤差分析法：分析實驗過程中可能存在的誤差來源，如測量工具的精度、環(huán)境因素等，并嘗試減小誤

差的方法。

四、實驗過程

1.實驗裝置：實驗裝置包括彈簧、測力計、祛碼等基本器材。

2.實驗步驟：

（1）將彈簧一端固定在測力計上，另一端懸掛不同質(zhì)量的破碼；

（2）讀取各組祛碼質(zhì)量m和彈簧伸長量Ax；

（3）根據(jù)胡克定律F=kx,計算各組k；

（4）分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。

3.實驗結(jié)果：通過實驗，我們可以觀察到彈簧的伸長量與所受拉力之間的正比關系，進一步驗證了胡克

定律。

4.實驗分析：在實驗過程中，需要注意誤差的來源，如測量工具的精度、環(huán)境因素等。通過減小誤差的

方法，可以提高實驗結(jié)果的準確性。

五、實驗結(jié)果

通過探究實驗，我們可以得出以下結(jié)論：在確定的實驗條件下，彈簧的伸長量與所受的拉力成正比。

當拉力越大時，彈簧的伸長量也越大；反之，當拉力越小時，彈簧的伸長量也越小。

六、誤差分析

測量工具的精度：使用高精度的測量工具可以減小誤差。

環(huán)境因素：環(huán)境溫度、濕度等因素可能影響實驗結(jié)果，需要在恒溫、恒濕條件下進行實驗。

彈簧自身質(zhì)量：彈簧自身質(zhì)量可能影響實驗結(jié)果，需要選擇質(zhì)量較小的高精度彈簧。

操作誤差：操作過程中可能存在誤差，如祛碼懸掛不垂直等，需要規(guī)范操作。

七、應用與拓展

應用：彈簧測力計廣泛應用于各種場合，如物理實驗、工程測量等。通過理解其原理，可以更好地使

用和保養(yǎng)彈簧測力計。

拓展：胡克定律不僅適用于彈簧，還適用于其他彈性體。通過探究不同彈性體的胡克定律，可以進一

步拓展對彈性力學知識的理解。

專題訓I練

考向一：探究彈簧測力計的原理一一常規(guī)實驗

1.（2023下?四川攀枝花?九年級?？茧A段練習）小華在課外探究：彈簧的伸長量跟所受拉力的變化關

系，利用如圖甲所示實驗裝置記錄了相應實驗數(shù)據(jù)如下：（g=10N/kg）

鉤碼質(zhì)量/g050100150200250300400

指針位置/cm2345677.57.5

Q

on

c9

E0

0

（1）根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知彈簧的原長為_cm?

（2）小華做出了如圖乙三個圖像，其中正確的是圖

（3）分析實驗數(shù)據(jù)可知，若用此彈簧做成彈簧測力計，量程是_o

2.（2022下?江蘇淮安?八年級統(tǒng)考期中）如圖所示，探究彈簧形變與外力的關系，彈簧下掛一只鉤碼,

受到的外力是0.5N,數(shù)據(jù)記錄表中。

實驗次數(shù)123456

懸掛鉤碼數(shù)/只012345

彈簧長度/cm6.006.807.608.409.2010.00

外力/N

3

2

伸長量/cm

0123456

⑴實驗中使用的測量工具是,彈簧形變的大小用表示;

（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知，彈簧受到1N的外力作用，伸長o實驗結(jié)論是;

（3）畫出彈簧的伸長量與外力的關系圖0圖像表明，彈簧的伸長量與外力成比。

3.（2023下?江蘇淮安?八年級統(tǒng)考期中）如圖所示，探究豎直懸掛的彈簧發(fā)生形變與外力的關系。

彈簧下掛一只鉤碼受到的外力是0.5N,實驗獲得的數(shù)據(jù)記錄表中。

實驗次數(shù)123456

懸掛鉤碼數(shù)/只012345

彈簧總長度/cm6.006.807.608.409.2010.00

（1）實驗用到的測量工具是，彈簧形變的大小是用表示的；

（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，彈簧每受到0.5N的外力，彈簧伸長o實驗得到的結(jié)論是；

（3）在圖2中畫出彈簧的伸長量與外力的關系圖______。

4.（2023下?江蘇蘇州?八年級蘇州工業(yè)園區(qū)星灣學校校考期中）用一把刻度尺和一支彈簧測力計探究

彈性細繩的伸長量與所受拉力的定量關系。如圖甲所示，/、5分別為處于原長的一根彈性細繩的左右兩端，

A和&是固定在細繩上的兩個標識。現(xiàn)將/端固定，用彈簧測力計將2端沿著細繩所在直線向右拉，4、

&和5三點位置及彈簧測力計的讀數(shù)如圖乙、丙、丁所示。已知細繩始終處于彈性限度內(nèi)。

（1）據(jù)甲圖可知彈性細繩原長為cm；

（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，在彈性限度內(nèi)，彈性細繩是（填"均勻"或"不均勻"）伸長的；細

繩的長度與所受拉力（填"成正比"或"不成正比"）。

（3）當標識&剛好位于刻度尺上8.00cm位置時，片位于刻度尺上_________cm位置。現(xiàn)手持細繩兩

端，/端向左8端向右使它們沿繩所在直線同時勻速運動，若發(fā)現(xiàn)標識K不動，則A、8兩端的速度之比

為_________

R】&B

（甲）/

（乙）/

%

（丙）NTnjnnTn

火2B

（?。?............I............................UH

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

0cm123456789101112

5.（2023下?吉林松原,八年級校聯(lián)考期中）為制作彈簧測力計，某物理實驗小組對彈簧的伸長與拉力

的關系作了探究。下表是他們利用甲、乙兩根不同的彈簧做實驗時所記錄的數(shù)據(jù)。

AB

彈簧受到的拉力/N0123456

甲彈簧的長度/cm6.07.59.010.512.013.515.0

乙彈簧的長度/cm6.09.012.015.018.021.024.0

（1）分析表中數(shù)據(jù)可得：

①在一定條件下，彈簧的伸長與所受的拉力成O

②在拉力相同的情況下，甲彈簧的伸長比乙彈簧（填"大"或"小"）。

（2）如圖的A、B兩彈簧測力計分別使用了甲、乙兩彈簧，它們的外殼相同，刻度線分布情況相同。

則量程較大的是測力計。（填"A"或"B"）

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算，在彈簧的彈性限度內(nèi)，當拉力為12N時，甲彈簧的長度為cm。

6.（2023下?江蘇宿遷?八年級統(tǒng)考期中）某同學探究彈力與彈簧伸長量的關系：

（1）將彈簧懸掛在鐵架臺上，將刻度尺固定在彈簧一側(cè)，彈簧軸線和刻度尺都應在方向（填"水

平"或"豎直"）；

（2）彈簧自然懸掛，待彈簧時，彈簧原長記為4=25.35cm,在彈簧下端掛一個10g鉤碼彈簧長

度記為乙，再增加一個10g鉤碼，彈簧長度記為4,依次類推，彈簧長度依次，記為4至4,用刻度尺測

（4）物理學中為了描述彈簧的特性，引入了彈性系數(shù)（通常用人表示），它的定義是單位形變量時所

產(chǎn)生彈力的大小，即等于彈簧伸長單位長度時的彈力。由日常生活經(jīng)驗可知，彈簧下掛的物體重力大小等

于彈簧產(chǎn)生的彈力大小，由圖可知彈簧的彈性系數(shù)為N/m。

7.（2023下?江蘇徐州?八年級統(tǒng)考期中）小明在探究“彈簧的伸長量與受到拉力的關系”時，利用圖1

所示器材并記錄了相應數(shù)據(jù)，如下表所示，g取10N/kg。

鉤碼質(zhì)量（g）050100150200250300400

指針位置（cm）2345677.57.5

（1）分析數(shù)據(jù)可知，彈簧在彈性范圍內(nèi)，彈簧的伸長量與拉力成;

（2）小明作出了彈簧受力與彈簧長度的關系圖2,其中正確的圖像是；

（3）小華又將彈簧測力計如圖3放置，測物體的重力，錯誤是；

（4）如圖4所示，小林用調(diào)零好的彈簧測力計測一個物體的重力，示數(shù)為G。將彈簧測力計倒過來,

將鉤碼掛在吊環(huán)上，手提秤鉤，則彈簧測力計的示數(shù)將（填"大于"、"等于"或"小于"）G。

考向二：探究彈力大小的影響因素一一變式實驗

8.（2023下?江蘇南通?八年級南通市新橋中學?？茧A段練習）小明彎曲手中的鋼鋸片，感覺到彈力大

小與鋼鋸片的彎曲程度有關，他猜想，彈力大小可能還跟鋼鋸片的長度有關。于是，他和同學合作進行了

探究。如圖甲所示，將鋼鋸片夾在厚書內(nèi)，伸出的長度（簡稱長度）用乙表示；鋼鋸片的形變量（彎曲程

度）用末端側(cè)移量x表示，鋼鋸片彈力用尸表示，其大小等于測力計的讀數(shù)。

F/N

實驗數(shù)據(jù)如下表:

實驗次數(shù)12345678910

長度L/cm15202525252525252525

形變量x/cm2212345678

彈力F/N0.480.220.060.120.180.240.300.390.510.66

Cl）由第三次實驗數(shù)據(jù)分析可知，在形變量x一定時，鋼鋸片中彈力尸隨長度乙的增大而

（填"增大"或"減小"）；

（2）由第3~7次實驗數(shù)據(jù)分析，可得該情況下彈力廠與形變量x的關系式為；

（3）請用表中鋼鋸片長度工為25cm時的數(shù)據(jù)，在圖乙中畫出彈力尸跟形變量x關系的圖像；

（4）分析圖象，進一步歸納可得結(jié)論：當x小于等于5cm時彈力尸與形變量x成比，當x大

于5cm時彈力F與x關系發(fā)生變化；

（5）鋼鋸條產(chǎn)生的彈力還可能與有關。

考向三：實驗的綜合應用

9.（2023下?四川成都?八年級統(tǒng)考期末）在“用彈簧測力計測量力的大小"實驗中：

水平桌面

（1）根據(jù)力的作用效果可以對力的大小進行測量，彈簧測力計能夠測量力的大小，利用的是

A.力可以改變彈簧的形狀

B.力可以改變彈簧的運動方向

C.力可以改變彈簧的運動快慢

（2）如圖所示，在水平桌面上，用彈簧測力計拉著木塊運動。實驗前的準備步驟是：①將彈簧測力計

沿水平方向放置；②對彈簧測力計進行調(diào)零；以上兩步正確的順序是（填序號）。實驗時為使彈簧

測力計示數(shù)穩(wěn)定，應使彈簧測力計拉著木塊做運動。

10.（2024上?四川成都?九年級?？茧A段練習）小華在學習了彈簧測力計的制造原理后，決定自己動手

自制一個彈簧測力計，他利用如圖所示的裝置記錄了相應的實驗數(shù)據(jù)如下：

鉤碼的質(zhì)量（g）050100150200250300400

指針的位置（cm）2345677.57.5

（1）幫助小華分析實驗數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論：:

（2）小華作出了如下三個圖像，其中正確的是（選填序號）。

11.（2022下?河北廊坊?八年級統(tǒng)考期末）同學們在學完彈簧測力計的相關知識后，自制了一個“橡皮

筋測力計"，將橡皮筋不掛重物時下端對應位置標為零刻度線：掛1N重物時，下端對應位置標為1N；將這

段距離等分為20格，每格表示0Q5N。用此測力計測量物體重力時，發(fā)現(xiàn)測量值不準確。為了弄清其中的

原因，同學們探究了橡皮筋的伸長與受到外力的關系。他們利用規(guī)格為0Q5N的螺母若干、刻度尺、橡皮

筋、白板等進行了實驗探究。不掛重物時，使橡皮筋下端與刻度尺的零刻度線對齊：掛不同重物時，橡皮

筋下端對應不同的刻度值，作出標記，如圖所示。

試驗次數(shù)123456789101112

螺母個數(shù)"/個01234567891011

螺母總重G/N00.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55

刻度尺讀數(shù)上/mm05.011.020.030.045.060.075.090.0110.0133.0158.0

（1）螺母掛在橡皮筋下靜止時，受到橡皮筋的拉力（選填"大于""等于"或"小于"）它受到

的重力；

（2）同學們在橡皮筋下依次掛上個數(shù)不等的螺母，實驗數(shù)據(jù)記錄如表；

①分析實驗數(shù)據(jù)可初步得出：橡皮筋下所掛重物越重，橡皮筋的伸長越;

②進一步分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：每增加1個螺母時，刻度尺讀數(shù)的變化量總體上是不同的，但中間有部分讀

數(shù)的變化量是相同的。若靜止時橡皮筋下端對應刻度尺的70.0mm處，推測橡皮筋下所掛的物體重約為—

N（結(jié)果保留兩位小數(shù)）；若掛另一重物，靜止時橡皮筋下端對應刻度尺的15.0mm處，此時

（選填"能"或"不能"）確定此物體的重；

（3）同學們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用此橡皮筋重新制作一個刻度均勻的測力計，橡皮筋上端和刻度尺的位置

保持不變。制作此測力計依據(jù)的原理是;若使測力計的量程最大，零刻度線應標在刻度尺的—

mm刻度處，此測力計的最大量程為；

（4）同學們更換不同的橡皮筋進行探究，發(fā)現(xiàn)其它橡皮筋的特點均與此相似，他們由此總結(jié)出，若要

用橡皮筋制作測力計，受橡皮筋材料影響，刻度均勻部分可測量范圍，整體上測量不準確，所

以橡皮筋不適合做測力計。

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12.（2023下?山西運城?八年級統(tǒng)考期中）立定跳遠是我市中考體育測試項目之一，小華根據(jù)平時訓練

體會，猜想影響立定跳遠成績的因素有：彈跳力量、跳躍角度、自身體重等。他用彈簧玩具槍、小鋼球做

了系列實驗，研究影響立定跳遠成績的因素，記錄如圖。

①發(fā)射角60。軌跡②發(fā)射角45。軌跡③發(fā)射角30。軌跡

圖丙

請回答下列問題:

（1）比較圖甲中的三種情況可得出：在其它因素相同時，發(fā)射角為時，鋼球射出的距離最遠。

（2）比較圖甲和圖丙中對應的三種情況，我們可推理得出：立定跳遠的成績與有關。

（3）綜合比較上述各圖，小華給出了立定跳遠取得好成績的建議：①；②o（任意兩

條，合理即可）

13.（2023下?江蘇鎮(zhèn)江?八年級統(tǒng)考期中）將塑料小桶中分別裝滿已知密度的五種不同液體后，用彈簧

（2）若小桶中盛滿某種密度未知的液體時，彈簧測力計的示數(shù)是3.9N,該液體的密度是多少?

（3）小勇同學根據(jù)小華同學的發(fā)現(xiàn)，將實驗時用的彈簧測力計和小桶改裝成了一個液體密度計，使用

時只要在小桶內(nèi)裝滿待測液體，就可從彈簧測力計指針指示的位置直接讀出液體的密度，請你幫他在圖乙

中把液體密度計的零刻線和最大刻度線向右延長，并標出這兩根刻度線相應的刻度值______:（寫出計算

過程）

（4）小明同學想提高這個液體密度計的精確度，用完全相同的鐵桶代替塑料桶去進行相同的實驗，請

問可以提高這個液體密度計的精確度嗎？（填"是"或"否"）原因是