彈簧測力計原理的探究-2023-2024學年人教版八年級物理下冊同步訓練（學生版）

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、分析數據等，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、環境因素等，并學習如何減小誤差

的方法，這對于提高實驗結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，培養對科學探究的興趣與態度，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，同時培養科學探究的興趣與態度。

三、實驗方法

實驗法：通過實驗的方法，測量不同質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。

數據分析法：對實驗數據進行整理、分析和處理，得出彈簧的伸長量與拉力之間的規律。

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，另一端懸掛不同質量的破碼；

（2）讀取各組祛碼質量m和彈簧伸長量Ax；

（3）根據胡克定律F=kx,計算各組k；

（4）分析數據，得出結論。

3.實驗結果：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、環境因素等。通過減小誤差的

方法，可以提高實驗結果的準確性。

五、實驗結果

通過探究實驗，我們可以得出以下結論：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。

環境因素：環境溫度、濕度等因素可能影響實驗結果，需要在恒溫、恒濕條件下進行實驗。

彈簧自身質量：彈簧自身質量可能影響實驗結果，需要選擇質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實驗

1.（2023下?四川攀枝花?九年級校考階段練習）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據如下：（g=10N/kg）

鉤碼質量/g050100150200250300400

指針位置/cm2345677.57.5

Q

on

c9

E0

0

（1）根據數據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）分析實驗數據可知，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,數據記錄表中。

實驗次數123456

懸掛鉤碼數/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）根據實驗數據可知，彈簧受到1N的外力作用，伸長o實驗結論是;

（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?八年級統考期中）如圖所示，探究豎直懸掛的彈簧發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,實驗獲得的數據記錄表中。

實驗次數123456

懸掛鉤碼數/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）分析實驗數據可知，彈簧每受到0.5N的外力，彈簧伸長o實驗得到的結論是；

（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?八年級蘇州工業園區星灣學校校考期中）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如圖乙、丙、丁所示。已知細繩始終處于彈性限度內。

（1）據甲圖可知彈性細繩原長為cm；

（2）分析實驗數據可知，在彈性限度內，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，若發現標識K不動，則A、8兩端的速度之比

為_________

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,八年級校聯考期中）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據。

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）分析表中數據可得：

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）根據表中數據計算，在彈簧的彈性限度內，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，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（通常用人表示），它的定義是單位形變量時所

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

于彈簧產生的彈力大小，由圖可知彈簧的彈性系數為N/m。

7.（2023下?江蘇徐州?八年級統考期中）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據，如下表所示，g取10N/kg。

鉤碼質量（g）050100150200250300400

指針位置（cm）2345677.57.5

（1）分析數據可知，彈簧在彈性范圍內，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，小林用調零好的彈簧測力計測一個物體的重力，示數為G。將彈簧測力計倒過來,

將鉤碼掛在吊環上，手提秤鉤，則彈簧測力計的示數將（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校考階段練習）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，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。

F/N

實驗數據如下表:

實驗次數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）由第三次實驗數據分析可知，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次實驗數據分析，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時的數據，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關系發生變化；

（5）鋼鋸條產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

測力計示數穩定，應使彈簧測力計拉著木塊做運動。

10.（2024上?四川成都?九年級校考階段練習）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據如下：

鉤碼的質量（g）050100150200250300400

指針的位置（cm）2345677.57.5

（1）幫助小華分析實驗數據可得到的結論：:

（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，發現測量值不準確。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123456789101112

螺母個數"/個01234567891011

螺母總重G/N00.050.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55

刻度尺讀數上/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不等的螺母，實驗數據記錄如表；

①分析實驗數據可初步得出：橡皮筋下所掛重物越重，橡皮筋的伸長越;

②進一步分析數據發現：每增加1個螺母時，刻度尺讀數的變化量總體上是不同的，但中間有部分讀

數的變化量是相同的。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（結果保留兩位小數）；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）同學們根據實驗數據，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，發現其它橡皮筋的特點均與此相似，他們由此總結出，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?八年級統考期中）立定跳遠是我市中考體育測試項目之一，小華根據平時訓練

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發射角60。軌跡②發射角45。軌跡③發射角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?江蘇鎮江?八年級統考期中）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，彈簧測力計的示數是3.9N,該液體的密度是多少?

（3）小勇同學根據小華同學的發現，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