能屈能伸——弹簧相关问题汇总及突破

类型题一：弹簧弹力的大小与伸长量的关系

解题策略：弹簧的原长是指弹簧在没有受拉力作用时的长度，一般用L0表示；弹簧的伸长量是指弹簧受拉力后的长度与弹簧原长之间的差值，一般用ΔL表示。在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。利用这个原理，可以制作弹簧测力计。注意：弹簧竖直悬挂时，由于受到重力作用，与水平自然放置时的长度相比略有伸长，因此，弹簧测力计使用前，需要在弹簧的伸长方向上调零，否则，会使测量结果不准确。例如，弹簧测力计在竖直方向上调零后，再测水平方向拉力，测量值比真实值偏小。

例1 小华同学在“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”时，找来一根弹簧以及几个相同质量的钩码。

（1）为完成实验，需要添加的实验器材是______。

（2）关于“探究弹簧弹力的大小与伸长量的关系”实验操作步骤先后顺序，下列说法正确的是______。

A. 先测量原长，后竖直悬挂

B. 先竖直悬挂，后测量原长

C. 先后顺序对实验结果无影响

D. 先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重

（3）实验过程中小华记录的原始数据如下表，请你在图1中画出此弹簧弹力（F）与弹簧长度（L）的关系图线。

（4）分析数据，小华可以得出结论____________。

（5）该弹簧的原长[L0=] ______[m]。

答案：（1）弹簧测力计和刻度尺 （2）BD （3）如图2 （4）在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比" " （5）[0.025]

类型题二：影响弹簧伸长量的因素

解题策略：多因素问题应采用控制变量法进行科学探究，同时，要进行多次实验，寻找普遍规律。受到相同拉力伸长量更长的弹簧，更适合制作精确度较高的弹簧测力计；达到相同伸长量需要受到更大拉力的弹簧，更适合制作量程较大的弹簧测力计。

例2 小明在选用弹簧测力计的过程中，发现测量大小相同的力时，用不同规格的测力计，弹簧伸长的长度不一样。对哪些因素会影响弹簧的伸长量，小明有以下三种猜想。

猜想[1]：制造弹簧所用的材料可能影响弹簧的伸长量。

猜想[2]：弹簧的原长可能影响弹簧的伸长量。

猜想[3]：弹簧的粗细可能影响弹簧的伸长量。

小明为探究自己的猜想，设计出如下实验方案。

Ⅰ.将一根弹簧剪成长度不同的两根，测出两根弹簧的初始长度[L1]、[L2]。

Ⅱ.如图3所示，固定弹簧的一端，用大小相同的力拉弹簧，测出两根弹簧的对应长度[L1']、[L2']。

Ⅲ.改变拉力的大小，重复实验步骤Ⅰ、Ⅱ，记录实验数据。

（1）该实验方案研究的是猜想______（填写序号）。实验方案中“将一根弹簧剪成长度不同的两根”，这样做的目的是控制弹簧的______和______相同。

（2）实验方案中除了完成步骤Ⅰ、Ⅱ外，还探究步骤Ⅲ的目的是______。实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”表明弹簧的伸长量还与______有关。

（3）探究完成后他们选了[A]、[B]两种规格不同的弹簧进行测试，绘出如图4所示的图象，图象中只有[OM]段和[ON]段是弹性形变，若要制作精确程度较高的弹簧测力计，应选用弹簧______（填“[A]”或“[B]”）。

（4）小明的力气比较大，他要制作弹簧拉力器锻炼，应选用弹簧______（填“[A]”或“[B]”）。

答案：（1） 2 材料 粗细 （2）多次测量寻找普遍规律 拉力大小 （3）A （4）B

类型题三：弹簧测力计的使用方法及读数

解题策略：1.了解弹簧测力计的量程及分度值，不能测量超过量程的力；2.检查弹簧测力计的指针是否在零刻度处，若不在，应调零；3.用力拉弹簧测力计下端的挂钩，使力的方向与弹簧的轴线保持一致，避免弹簧与外壳摩擦；4.读取数据应在弹簧稳定后进行，读数时视线应通过指针并跟刻度盘垂直；5.读完数后，应取下物体，观察指针是否回到零刻度处，若不回，应检查原因或更换弹簧测力计重新测量。

例3 （1）如图[5]所示，该弹簧测力计的分度值为______N，弹簧测力计在使用前应______；该图中存在的操作错误：______ 。

（2）利用弹簧测力计测量一块秒表的重力。如图[6]所示，弹簧测力计的示数是______N。使弹簧伸长的力是 （填“表的重力”“表拉弹簧的力”或“弹簧拉表的力”）。

答案：（1）0.1 调零 拉力方向与弹簧的轴线方向不一致 （2）2.8 表拉弹簧的力

类型题四：在两端分别拉弹簧测力计的读数问题

解题策略：只有作用在弹簧挂钩上的力才能使弹簧伸长，因此，弹簧测力计的示数等于作用在弹簧挂钩上的拉力。

例4 如图7，在弹簧测力计的两侧沿水平方向各加4 N拉力并使其保持静止，此时弹簧测力计的示数为（ ）。

A. 8 N B. 4 N

C. 2 N D. [0]

答案：B

类型题五：弹簧测力计与密度相关知识综合

解题策略：深刻理解在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，利用这个关系分析问题并进行相关计算；熟练应用公式[ρ=mV]；准确进行单位换算。

例5" "小明想用如图8所示的装置来设计一个直接测量液体密度的密度秤。他先在木板上标上[0—7 cm]的刻度。把木板竖直放置，将弹簧的一端固定在木板上。当弹簧的挂钩不挂重物时，指针指在[2 cm]刻度处。当弹簧的挂钩挂一个质量为[100 g]的小桶时，指针指在[3 cm]刻度处。小明在桶中加满水时，指针指在[4 cm]刻度处。测量时，在桶中加满待测液体，根据指针指示的刻度，标示出相应的液体密度值。已知在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比，利用现有的长度刻度线作为该密度秤的刻度线，则下列说法正确的是（ ）。

A. 该小桶的容积是[200 cm3]

B. 该密度秤的分度值为[0.1 g/cm]

C. 该密度秤的零刻度线应在[2 cm]刻度处

D. 该密度秤能测量的最大的密度是[5 g/cm3]

答案：B

（作者单位：沈阳市南昌初级中学）