能屈能伸——彈簧相關問題匯總及突破

類型題一：彈簧彈力的大小與伸長量的關系

解題策略：彈簧的原長是指彈簧在沒有受拉力作用時的長度，一般用L0表示；彈簧的伸長量是指彈簧受拉力后的長度與彈簧原長之間的差值，一般用ΔL表示。在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比。利用這個原理，可以制作彈簧測力計。注意：彈簧豎直懸掛時，由于受到重力作用，與水平自然放置時的長度相比略有伸長，因此，彈簧測力計使用前，需要在彈簧的伸長方向上調零，否則，會使測量結果不準確。例如，彈簧測力計在豎直方向上調零后，再測水平方向拉力，測量值比真實值偏小。

例1 小華同學在“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”時，找來一根彈簧以及幾個相同質量的鉤碼。

（1）為完成實驗，需要添加的實驗器材是______。

（2）關于“探究彈簧彈力的大小與伸長量的關系”實驗操作步驟先后順序，下列說法正確的是______。

A. 先測量原長，后豎直懸掛

B. 先豎直懸掛，后測量原長

C. 先后順序對實驗結果無影響

D. 先后順序對實驗結果的影響程度取決于彈簧的自重

（3）實驗過程中小華記錄的原始數據如下表，請你在圖1中畫出此彈簧彈力（F）與彈簧長度（L）的關系圖線。

（4）分析數據，小華可以得出結論____________。

（5）該彈簧的原長[L0=] ______[m]。

答案：（1）彈簧測力計和刻度尺 （2）BD （3）如圖2 （4）在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比" " （5）[0.025]

類型題二：影響彈簧伸長量的因素

解題策略：多因素問題應采用控制變量法進行科學探究，同時，要進行多次實驗，尋找普遍規律。受到相同拉力伸長量更長的彈簧，更適合制作精確度較高的彈簧測力計；達到相同伸長量需要受到更大拉力的彈簧，更適合制作量程較大的彈簧測力計。

例2 小明在選用彈簧測力計的過程中，發現測量大小相同的力時，用不同規格的測力計，彈簧伸長的長度不一樣。對哪些因素會影響彈簧的伸長量，小明有以下三種猜想。

猜想[1]：制造彈簧所用的材料可能影響彈簧的伸長量。

猜想[2]：彈簧的原長可能影響彈簧的伸長量。

猜想[3]：彈簧的粗細可能影響彈簧的伸長量。

小明為探究自己的猜想，設計出如下實驗方案。

Ⅰ.將一根彈簧剪成長度不同的兩根，測出兩根彈簧的初始長度[L1]、[L2]。

Ⅱ.如圖3所示，固定彈簧的一端，用大小相同的力拉彈簧，測出兩根彈簧的對應長度[L1']、[L2']。

Ⅲ.改變拉力的大小，重復實驗步驟Ⅰ、Ⅱ，記錄實驗數據。

（1）該實驗方案研究的是猜想______（填寫序號）。實驗方案中“將一根彈簧剪成長度不同的兩根”，這樣做的目的是控制彈簧的______和______相同。

（2）實驗方案中除了完成步驟Ⅰ、Ⅱ外，還探究步驟Ⅲ的目的是______。實驗方案中“用大小相同的力拉彈簧”表明彈簧的伸長量還與______有關。

（3）探究完成后他們選了[A]、[B]兩種規格不同的彈簧進行測試，繪出如圖4所示的圖象，圖象中只有[OM]段和[ON]段是彈性形變，若要制作精確程度較高的彈簧測力計，應選用彈簧______（填“[A]”或“[B]”）。

（4）小明的力氣比較大，他要制作彈簧拉力器鍛煉，應選用彈簧______（填“[A]”或“[B]”）。

答案：（1） 2 材料 粗細 （2）多次測量尋找普遍規律 拉力大小 （3）A （4）B

類型題三：彈簧測力計的使用方法及讀數

解題策略：1.了解彈簧測力計的量程及分度值，不能測量超過量程的力；2.檢查彈簧測力計的指針是否在零刻度處，若不在，應調零；3.用力拉彈簧測力計下端的掛鉤，使力的方向與彈簧的軸線保持一致，避免彈簧與外殼摩擦；4.讀取數據應在彈簧穩定后進行，讀數時視線應通過指針并跟刻度盤垂直；5.讀完數后，應取下物體，觀察指針是否回到零刻度處，若不回，應檢查原因或更換彈簧測力計重新測量。

例3 （1）如圖[5]所示，該彈簧測力計的分度值為______N，彈簧測力計在使用前應______；該圖中存在的操作錯誤：______ 。

（2）利用彈簧測力計測量一塊秒表的重力。如圖[6]所示，彈簧測力計的示數是______N。使彈簧伸長的力是 （填“表的重力”“表拉彈簧的力”或“彈簧拉表的力”）。

答案：（1）0.1 調零 拉力方向與彈簧的軸線方向不一致 （2）2.8 表拉彈簧的力

類型題四：在兩端分別拉彈簧測力計的讀數問題

解題策略：只有作用在彈簧掛鉤上的力才能使彈簧伸長，因此，彈簧測力計的示數等于作用在彈簧掛鉤上的拉力。

例4 如圖7，在彈簧測力計的兩側沿水平方向各加4 N拉力并使其保持靜止，此時彈簧測力計的示數為（ ）。

A. 8 N B. 4 N

C. 2 N D. [0]

答案：B

類型題五：彈簧測力計與密度相關知識綜合

解題策略：深刻理解在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比，利用這個關系分析問題并進行相關計算；熟練應用公式[ρ=mV]；準確進行單位換算。

例5" "小明想用如圖8所示的裝置來設計一個直接測量液體密度的密度秤。他先在木板上標上[0—7 cm]的刻度。把木板豎直放置，將彈簧的一端固定在木板上。當彈簧的掛鉤不掛重物時，指針指在[2 cm]刻度處。當彈簧的掛鉤掛一個質量為[100 g]的小桶時，指針指在[3 cm]刻度處。小明在桶中加滿水時，指針指在[4 cm]刻度處。測量時，在桶中加滿待測液體，根據指針指示的刻度，標示出相應的液體密度值。已知在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比，利用現有的長度刻度線作為該密度秤的刻度線，則下列說法正確的是（ ）。

A. 該小桶的容積是[200 cm3]

B. 該密度秤的分度值為[0.1 g/cm]

C. 該密度秤的零刻度線應在[2 cm]刻度處

D. 該密度秤能測量的最大的密度是[5 g/cm3]

答案：B

（作者單位：沈陽市南昌初級中學）