内容正文:
7.2弹力
•知识点1 弹力
•知识点2 影响弹簧弹力大小的因素
•知识点3 弹簧测力计
•知识点4 使用弹簧测力计的注意事项和错误分析
•知识点5 弹力的方向和弹力示意图
•作业 巩固训练
弹力
知识点1
1.现象探究:弹性和塑形
图示
现象1
现象2
橡皮筋被拉长
不拉时橡皮筋恢复原来的长度
按压直尺的一端,直尺变弯
撤去外力,直尺恢复原状
捏橡皮泥,橡皮泥变形
不捏后,橡皮泥不能恢复原来的形状
走在松软的沙滩上留下的足印
脚离开沙面,沙面不能恢复原状
归纳总结
物体受力时会发生形变,撤去外力后有两种情况:
(1)有些物体(如弹簧、直尺、橡皮筋)受力时会发生形变,撤去外力后又恢复到原来的形状,发生这种形变叫做弹性形变,物体这种性质叫做弹性。
(2)有些物体(如橡皮泥)发生形变后不能自动恢复到原来的形状,发生的这种形变叫做塑形形变,物体的这种性质叫做塑性。
▲拓展培优
放大法观察物体的微小形变
物体受力时,一般都会发生形变,知识形变大小不同。如用手拉弹簧,弹簧能发生明显的形变,但用同样大小的力压桌面时,桌面只发生微小形变,我们可以用“放大法”来观察。
如图所示为一种利用放大法观察桌面是否发生形变的方法:准备两块平面镜(用于反射光),把这两块平面镜隔着一定距离固定在桌面上,将一束光射向其中一块平面镜M,这束光被平面镜M反射到另一块平面镜N上,光被平面镜N反射后在墙上形成一个光斑。当桌子受到压力作用时,桌面发生形变使平面镜发生微小偏转,从而使光斑发生移动,该实验可间接说明桌面发生了形变。
2.弹力
(1)定义:物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。如我们拉弹簧、压尺子、拉橡皮筋时,感受到它们对手有力的作用。
(2)产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉伸而发生弹性形变。
相互接触的物体间不一定产生弹力,如相互接触但没有发生相互作用的物体间是没有弹力的。
(3)弹力的三要素
大小
与物体的材料和弹性形变程度有关
方向
始终与物体形变方向相反,与物体恢复原状的方向相同,或与使物体发生形变的力的方向相反,且总是与接触面垂直
作用点
在两个物体的接触面上,也可等效在接触面的一点
(4)弹力与弹性形变的关系
物体的弹性有一定的限度,超过了这个限度物体就不能恢复原状,该限度称为弹性限度。在弹性限度内,物体的形变量越大,产生的弹力越大。
【典例1-1】如图所示,用手压气球,气球形变,下列关于弹力说法正确的是( )。
A.气球对手的弹力是气球发生形变产生的;
B.手对气球的弹力是气球发生形变产生的;
C.手对气球有弹力作用,气球对手没有弹力作用;
D.气球对手有弹力作用,手对气球没有弹力作用
【答案】A。
【解析】AB.用手压气球,气球形变的同时,人的手也会发生弹性形变,气球对手的弹力是气球发生形变产生的,而手对气球的弹力是手发生形变产生的,故A符合题意、B不符合题意;
CD.力的作用是相互的,手对气球有弹力作用,气球对手同样有弹力作用,故CD不符合题意。
【典例1-2】(2023广西梧州期中)下列有关弹力的说法,正确的是 ( )
A.只要物体发生形变就会产生弹力
B.相互接触的物体之间一定能产生弹力
C.物体之间不直接接触也可能产生弹力
D.两个物体接触,如果没有形变,就不产生弹力
【答案】D
【解析】 两个物体直接接触且发生弹性形变才能产生弹力,因此相互接触的物体之间若没有产生弹性形变就不会产生弹力,物体之间不直接接触也不能产生弹力,故D正确。
【易错警示】 物体发生形变不一定是弹性形变,也可能是塑性形变。
【变式1-1】 如图甲、乙所示分别是中国甲骨文、金文中的“射”字,均像箭在弦上,正要发射的样子。人们用力拉弓弦时,弓弦发生了 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生 力,该力的受力物体是 。
甲 乙
【答案】弹性 弹 箭
【详解】 人们用力拉开弓弦,拉力撤去后,弓弦能恢复原来的形状,说明弓弦发生了弹性形变;弓弦发生弹性形变而产生弹力,会对箭施力,则受力物体是箭。
【变式1-2】放在水平桌面上的茶杯,受到桌面对茶杯的支持力,下列有关桌面对茶杯支持力的说法正确的是( )。
A.桌面对茶杯的支持力是由于茶杯发生弹性形变而产生的;
B.桌面对茶杯的支持力是作用在桌面上;
C.桌面对茶杯的支持力不属于弹力;
D.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生弹性形变而产生的
【答案】D。
【解析】ACD.桌面对茶杯的支持力的施力物体是桌面,是桌面发生弹性形变后对茶杯产生的弹力,故D正确,AC错误;
B.桌面对茶杯的支持力的受力物体是茶杯,作用点在茶杯上,故B错误。
故选D。
影响弹簧弹力大小的因素
知识点2
弹力大小与材料,物体的形变程度,物体的形变量一般与弹力的大小呈正比关系,也就是说在物体可以承受的区间内,我们伸长或者压缩物体的长度越大,那么他的弹力越大。物体的弹性系数,不同的材料受到相同的力的作用所对应的弹力大小是不一样的。在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的伸长变化量x成正比,即F=kx。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。
【典例2-1】(2022·湖南株洲·八年级期末)图甲是一种有三根弹簧的弹簧拉力器,图乙是几个同学用这个弹簧拉力器比试臂力的场景,结果每个人都把手臂撑直了,则( )
A.臂力大的人所用拉力大 B.手臂长的人所用拉力大
C.体重大的人所用拉力大 D.每个人的拉力一样大
【答案】B
【详解】弹簧的伸长量与拉力的大小有关,弹簧伸长越长,弹簧产生的弹力越大,人对弹簧施加的拉力也越大;三个同学都把拉力器上的三根弹簧拉开,都把手臂撑直,手臂越长的人,弹簧的伸长量越大,人所用的拉力越大,与臂力大小、体重大小无关,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【典例2-2】(2021安徽安庆期中)物理小组探究“弹簧的伸长量与其受到拉力的关系”的实验装置如图甲所示:
弹簧受到
的拉力/N
0.5
1
1.5
2
2.5
弹簧伸长
量/cm
1
2
3
4
5
(1)探究过程中,实验数据如表,请在图乙中作出弹簧的伸长量与其受到的拉力的关系图象。
(2)在弹性限度内,弹簧的伸长量为3.5 cm时,弹簧受到的拉力是 N。
(3)由图象得出:在弹性限度内,弹簧的伸长量和其受到的拉力成 。
【答案】(1)如图所示 (2)1.75 (3)正比
【解析】
(1) 根据表格中的实验数据,进行描点连线即可作出图象。(2)根据弹簧的伸长量与其受到的拉力的关系图象可得到关系式=,代入表格中的实验数据,可得:=,解得:Fx=1.75 N。(3)从图象可以看出:弹簧的伸长量与其受到的拉力的关系图象是一条过原点的倾斜直线。因此由图象得出:在弹性限度内,弹簧的伸长量与其受到的拉力成正比。
【变式2-1】科学研究表明:金属杆受到拉力会伸长,在一定范围内,金属杆的伸长与它所受到的拉力F成正比。现有一金属杆,长为8m,横截面积为0.4cm2,实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过0.4cm。由于直接对这一金属杆测试有困难,故选用同种材料制成的样品进行测试,测试时样品所受的拉力始终为2000N,通过测试取得数据如下。
长度l(m)
横截面积cm2
伸长cm
1
2
1
4
4
请分析表中数据回答下列问题:
(1)在对样品进行测试时,采用如图所示的装置,这样设计有何优点?答:______。
(2)分析样品测试数据可知,金属杆伸长的长度(伸长量)跟它的长度和______有关。
(3)根据(2)及金属杆的伸长量还与它所受到的拉力F成正比,可以得到金属杆伸长量的表达式ΔL =______。比例系数用k表示,拉力,长度和横截面积分别用F、L和S表示
(4)该金属杆P能够承受的最大拉力为______N。
【答案】将微小的形变放大;横截面积;;5000。
【解析】(1)可以将金属杆伸长的长度放大(将微小形变放大),使实验现象更加明显;
(2)由表中数据,比较第一、三栏或第四、五栏可得出:在金属杆的长度相同时,金属杆伸长的长度与金属杆的横截面积成反比;比较第一、二栏或第三、四栏可知,在金属杆的横截面积相同时,金属杆伸长的长度与金属杆的长度成正比;从而得出,金属杆伸长的长度还跟金属杆的长度和横截面积有关;
(3)(4)由金属杆的伸长量与金属杆的长度和横截面积及它所受到的拉力F的关系,
可以得到金属杆伸长量的表达式:ΔL=k,0.4cm=k-----①;
0.16cm=k----②,①÷②得:F=5000N。
【变式2-2】课外学习小组在“探究弹簧的伸长量与受到的拉力的关系”时,得到的实验数据如表。
拉力F/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
弹簧长度/cm
22
23
24
25
26
27
28
28.5
28.6
根据实验数据,你认为:
(1)用这样的弹簧能做一个测量范围是________的测力计。
(2)在一定范围内,该弹簧所受的拉力F与伸长量ΔL关系的数学表达式是____________。
(3)当悬挂物体后,弹簧长度是25.5cm,那么该物体向下拉弹簧的力是________N。
【答案】(1)0~3 N;(2)F=0.5ΔL;(3)1.75。
【解析】(1)由图象可知,在0~3N拉力作用下,弹簧的伸长量与所受到的拉力成正比,超过3N的拉力后,弹簧的伸长与所受拉力不成正比,故用这样的弹簧能做一个测量范围是 0–3N的测力计;
(2)观察表格中的数据可知:当弹簧伸长的长度为△L123cm22cm1cm时,弹簧受到的拉力为0.5N,
当弹簧伸长的长度为△L224cm22cm2cm时,弹簧受到的拉力为1N,
当弹簧伸长的长度为△L325cm22cm3cm时,弹簧受到的拉力为1.5N,
由此可以得出弹簧所受的拉力F与伸长量△L关系的数学表达式为:F0.5△L;
(3)若弹簧长度是25.5cm,则物体向下拉弹簧的力为:F0.5△L0.5×(25.522)N1.75N。
弹簧测力计
知识点3
1.测力计
测量力的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计。
2.弹簧测力计的构造
弹簧测力计主要由弹簧、指针、挂钩和刻度盘等组成。如图所示,是实验室常用的两种弹簧测力计。
条形盒测力计 圆筒测力计
3.弹簧测力计的测量原理(拓展实验)
【实验探究】弹簧的伸长量与拉力的关系
【实验过程】如图所示,将弹簧固定在支架上,旁边直立放置一刻度尺,记下挂钩上挂钩码前弹簧下端的位置,然后每次增加两个钩码(每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N),使弹簧所受拉力逐渐增大,通过刻度尺读出弹簧每次的总伸长量Δl,记录实验数据如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
拉力F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量Δl/cm
0
1
2
3
4
7
11
【探究归纳】通过实验可以发现,在弹簧限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越长,且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,这就是弹簧测力计的测量原理。当超过弹簧的弹性限度后(如本实验中当拉力超过4N后),弹簧发生非弹性形变,撤去外力后弹簧将无法自动恢复到原状。
★特别提醒
弹簧长度与弹簧伸长量
弹簧的伸长量与弹簧的长度不一样。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长,一般用l0表示,弹簧受到拉力之后的长度一般用l表示,则弹簧的伸长量就是Δl=l-l0,如图所示。
4.弹簧测力计的实验方法
使用前
(1)观察量程:待测力的大小不能超过量程。
(2)明确分度值:知道每一小格表示多少牛。
(3)校零:检查指针是否指在零刻度线上。若没有,要调节至对齐。
(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次挂钩,放手后观察指针是否能回到零刻度线处,以防止弹簧卡壳。
使用时
(1)测量:要使弹簧测力计的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,弹簧不要靠在刻度盘上(避免因摩擦而影响测量的准确程度)。
(2)读数:应让视线垂直于刻度盘读数。
(3)记录:在记录数据时要带上单位。
(4)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端。
★特别提醒
弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
教材深挖
弹簧测力计中转换法的应用
弹簧的长度变化是可以直接观察、测量的,而力的大小是看不见、摸不着的,但力的大小却和弹簧的长度变化有关,因此可以通过间接测量的方法同弹簧长度的变化量来量度力的大小,这种解决问题的方法是转换法。与之类似,用温度计测量温度也应用了转换法。
5.种类
为了满足不同测量力的需求,人们制造了各式各样的测力计,如握力计、弹簧秤和托盘秤等,如图所示。
握力计 弹簧秤 托盘秤
【典例3-1】弹簧测力计是用来测量_____的仪器,使用前先要根据所测力的_____进行调零。如图所示的弹簧测力计的最小分度值是_____牛,这时弹簧测力计示数是_____牛。
【答案】力;方向;0.2;3.4。
【解析】由弹簧测力计的用途可知弹簧测力计是用来测量力的仪器;
使用弹簧测力计之前,要根据所测力的方向进行调零;
图中测力计,每一个大格是1N,里面有5个小格,分度值是0.2N;弹簧测力计的示数为3.4N。
【典例3-2】(2023广东茂名电白期中)在“用弹簧测力计测力”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请你补充完整:(P8207005)
(1)观察此弹簧测力计的量程为 N,分度值为 N。
(2)检查指针是否指在 位置;若不在此处,应先调节后再使用。
(3)图中弹簧测力计的示数为 N。
【答案】(1)0~5 0.2 (2)零刻度线 (3)3.4
【详解】 (1)由图可知,弹簧测力计的最大测量值是5 N,故量程是0~5 N;刻度盘上1 N之间有5个小格,故其分度值为0.2 N;(2)使用弹簧测力计前,应先检查指针是否指在零刻度线位置,若不在零刻度线处,应调节后再使用;(3)由图可知,弹簧测力计的示数为3 N+2×0.2 N=3.4 N。
【变式3-1】使用弹簧利力计测量重力的过程中,有如下操作:①把待测物体挂在挂钩上;②轻轻来回拉动几次挂钩;③观察弹簧测力计的量程,弄清分度值;④调整弹簧测力计指针位置;⑤待指针稳定后读数;⑥估计待测物体重力。上述操作正确的是顺序是( )。
A.④⑥①②③⑤ B.⑥③②④①⑤ C.⑥③④②①⑤ D.⑥①③②④⑤
【答案】B。
【解析】在使用弹簧测力计时,应先估计待测物体重力,再观察弹簧测力计的量程与分度值,这样便于读数;再轻轻来回拉动两次挂钩,这样可以避免弹资、桂钩等与外壳摩擦而影响测量;再调整弹簧测力计的指针,这样能保证示数的正确性;再把待测物体挂在挂钩上,开始测量,等指针稳定后再读数,故顺序为⑥③②④①⑤。
故选B。
【变式3-2】甲、乙两名同学各用5N的力在水平桌面上沿相反方向拉弹簧测力计的两端,则弹簧的测力计的读数应该为______。
【答案】5N。
【解析】用两个方向相反的力向两端拉弹簧测力计,与只拉一端效果是相同的。因为物体间力的作用是相互的,拉一端时,另一端也必须有力的作用,因此,弹簧测力计不可能显示两边的拉力之和,而只会显示一个力的大小,即5N。
故答案为:5N。
使用弹簧测力计的注意事项和错误分析
知识点4
测力计使用口诀:看量程,看分度,要较零,一顺拉,不摩擦,正对看,记数值,带单位。
弹簧测力计的使用
1、拉动弹簧:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
2、了解量程:知道测量力的最大范围(量程)是多少。
3、明确分度值:了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N)。
4、校零:检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
5、同方向:测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上。
6、视线要与刻度盘垂直,统计数据。
7、最后调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
弹簧测力计注意事项
(1)看清量程,即测量范围,所测力不能超过量程;
(2)认清分度值,便于读数;
(3)使用前注意指针是否指在零刻度线处,若没有,需要调零;
(4)使用前要上下拉动几次挂钩,避免弹簧和外壳之间有摩擦;
(5)使用时,拉力方向和弹簧轴线的方向一致。
【典例4-1】(2022·陕西咸阳·八年级期末)使用弹簧测力计时,下列说法中错误的是( )
A.弹簧测力计只能竖直使用
B.被测力的大小不能超过弹簧测力计的量程
C.使用弹簧测力计测量前需要校零
D.使用时,弹簧、指针不能与外壳有卡壳
【答案】A
【详解】A.使用弹簧测力计测量力的大小时,只要使用时拉力的方向应与弹簧的轴线一致即可,不一定要竖直使用,故A错误,符合题意;
B.弹簧测力计使用前必须观察它的量程和分度值,不能超出其量程,故B正确,不符合题意;
C.每次使用弹簧测力计都要观察指针是否指在零刻度线,不在零刻度线需要校零,故C正确,不符合题意;
D.使用时弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦,否则会影响实验的结果,故D正确,不符合题意。
故选A。
【典例4-2】(2022·山东东营·统考中考真题)关于弹簧测力计的使用方法,下列说法不正确的是( )
A.弹簧测力计只能测量重力
B.测量前应该把指针调节到指“0”的位置上
C.测量前要确认指针和弹簧不被外壳卡住
D.所测的力不能超出弹簧测力计的量程
【答案】A
【解析】A.弹簧测力计不仅能测量重力,也可以在水平方向会斜方向上拉动测力计测量物体受到的拉力,故A错误,A符合题意;
B.测量前应该把指针调节到指“0”的位置上,如果指针没有指到“0”的位置上,会导致测量的结果不准确,故B正确,B不符合题意;
C.测量前要确认指针和弹簧不被外壳卡住,否则会影响弹簧测力计的正常使用,故C正确,C不符合题意;
D.所测的力不能超出弹簧测力计的量程,一旦超过弹簧的弹性限度,弹簧将不能恢复原状,会损坏弹簧测力计,故D正确,D不符合题意。
故选A。
【变式4-1】(2022·四川凉山·八年级期末)如图所示,把两个钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中正确的是( )
A.使弹簧测力计的弹簧伸长的力就是钩码的重力
B.弹簧测力计只能测量水平或竖直方向的力
C.弹簧测力计的分度值为0.2N,测得两个钩码的总重力为1N
D.测量钩码重力前,需把弹簧测力计放在水平桌面上调零,还要来回拉动挂钩几次
【答案】C
【详解】A.当弹簧测力计和物体处于静止或匀速直线运动状态时,物体受力平衡,即弹簧秤向上的拉力与物体的重力相等,因弹簧秤对物体的拉力与物体对弹簧秤的拉力为相互作用力,此时弹簧秤的示数才是准确的,所以,使测力计内弹簧伸长的力是钩码对弹簧的拉力,而不是钩码受到的重力,故A错误;
B.弹簧测力计的可以测量竖直方向上的力,也可以测水平方向上的力,测其他方向的力时,需使弹簧的轴线和力的方向在一条直线上,故B错误;
C.由图知,弹簧测力计分度值为0.2N,示数为1N,故C正确;
D.测量物体重力前,由于重力是竖直向下的,所以应将弹簧测力计在竖直方向调零,测量前应用手来回轻轻拉动几下挂钩,检查指针与弹簧测力计的外壳是否有摩擦,故D错误。
故选C。
【变式4-2】(2022秋·湖南·八年级校考期中)为了较准确地测一个大小为6 N的力,应选用弹簧测力计最适当的规格是( )
A.量程为0~10 N,分度值为0.2 N B.量程为0~5 N,分度值为0.1 N
C.量程为0~15 N,分度值为1 N D.量程为0~20 N,分度值为0.5 N
【答案】A
【解析】A.该测力计的最大测量值大于6N,且分度值相对较小,测量较准确,故A符合题意;
B.该测力计的量程太小,不能使用,故B不符合题意;
CD.这两个测力计的量程足够,但分度值相对较大,会造成测量不准确,故CD不符合题意。
故选A。
弹力的方向和弹力示意图
知识点5
弹力的方向是垂直于接触面指向受力物体,故图1中弹力为小球受到的支持力,方向垂直于斜面向上,作用点可画在球心位置,同时还包括绳对小球的拉力,如图1所示;
图2中小球同时受到斜面和档板施加了弹力,方向与接触面垂直,作用点可画在球心位置,如图2所示;
图3中小球受到竖直墙面施加了水平向右的弹力,作用点可画在球心位置也可画在接触面,同时还包括绳对小球的拉力,如图3所示.
【典例5-1】(2022·全国·八年级课时练习)木块在拉力F作用下正向右运动,画出木块所受弹力示意图。
【答案】
【详解】对物体受力分析可知,物体受到竖直向上的支持力(弹力)F1和弹簧对物块向右的拉力(弹力)F2,如图所示:
【典例5-2】(2022·广西柳州·中考真题)如图,用线将小球悬挂起来。请画出线对小球的拉力F的示意图。
【答案】
【详解】线对小球的拉力沿线竖直向上,作用在小球的重心上,作图如下:
【变式5-1】(2022·湖南岳阳·中考真题)请画出地面对小球的支持力F的示意图。
【答案】
【详解】地面对小球的支持力作用上小球的重心上,方向垂直地面向上,作图如下:
【变式5-2】(2023河南驻马店二模)小明用水平力将轻质弹簧压在竖直墙壁上,如图所示,请画出弹簧产生的所有弹力的示意图。
【答案】
【详解】 弹簧被压缩,弹簧要恢复原状,弹簧对手和墙壁都产生了弹力作用,弹簧对手产生的力水平向右,手是受力物体,弹簧对墙壁产生的力水平向左,墙壁是受力物体。
一、单选题
1.(2022秋·湖南邵阳·八年级统考期中)下列说法正确的是( )
A.物体的形变量越大产生的弹力就越大
B.物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力
C.只有弹簧才能产生弹力
D.两物体只要发生接触就能产生弹力
【答案】B
【解析】A.在弹性限度内,弹力跟物体的形变量有关,形变量越大,弹力越大,故A错误;
B.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状而对接触它的物体产生的力,故B正确;
C.弹力不是针对弹簧,只要发生弹性形变的物体就会产生弹力,故C错误;
D.两物体相互接触但如果没有弹性形变产生,也不会产生弹力,故D错误。
故选B。
2.(2023四川宜宾中考)(多选)将装满水的厚玻璃瓶静置于水平桌面,把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入瓶中,如图所示,用手反复水平捏厚玻璃瓶,观察细管中水面高度的变化。从形变角度分析现象及原因,下列说法正确的是 ( )
A.细管中水面高度不会发生变化
B.细管中水面会出现升降
C.水面高度不变是因为厚玻璃瓶没有发生形变
D.水面出现升降是因为厚玻璃瓶发生了微小形变
【答案】BD
【解析】 用手水平捏厚玻璃瓶,瓶子发生微小形变,容积变小,细管中水面高度上升,放手后能自动恢复原状,细管中水面高度又会下降,故B、D正确。
3.(2022秋·湖南长沙·八年级校考期中)以下四种情景中物体所受的力不是弹力的是( )
A.站在被压弯的蹦床上的人受到蹦床的力
B.在空中飞行的氢气球受到地球的力
C.吊在天花板上的灯受到绳子的力
D.处于拉弯的弓上的箭受到弓的力
【答案】B
【解析】A.蹦床和人相互接触,且发生挤压和弹性形变,所以人受到蹦床的力是弹力,故A不符合题意;
B.在空中飞行的氢气球受到地球的力指氢气球受到的重力,重力不是弹力,故B符合题意;
C.绳子与灯之间相互接触,且发生弹性形变和挤压,所以绳子对灯的力是弹力,故C不符合题意;
D.弓与箭相互接触,且发生弹性形变和挤压,撤去后能恢复原状,所以是弹力,故D不符合题意。
故选B。
4.(2023安徽巢湖期末)关于弹簧测力计的使用及原理,下列说法错误的是 ( )
A.读数时视线应与刻度面垂直
B.使用弹簧测力计时必须使其沿竖直方向
C.使用过程中,弹簧、指针不能与外壳有摩擦
D.在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长
【答案】B
【解析】为测量准确,使用时要使弹簧测力计的受力方向沿弹簧的轴线方向,不一定是竖直方向,故B说法错误。
5.(2022秋·天津东丽·八年级统考期末)如图所示,一轻质弹簧下端与物块相连,一起平放在水平地面上,现用手对弹簧上端施加竖直向上的拉力,物块没有被提起来,则( )
A.物块没有被提起来,是因为力不能改变物体的运动状态
B.弹簧对手的拉力作用效果使弹簧发生了形变
C.物块对弹簧的拉力和手对弹簧的拉力的作用点相同
D.弹簧对手的拉力大小也一定是
【答案】D
【解析】A.力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果,物块没有被提起来,是因为拉力小于或等于物块的重力,故A错误;
B.弹性形变的物体产生弹力,弹力作用在与其接触的物体上,而力可以改变物体的形状和运动状态,所以,弹簧对手的拉力作用效果是使手的形状发生改变,故B错误;
C.物块对弹簧的拉力的作用点在弹簧下端,手对弹簧的拉力的作用点在弹簧的上端,故C错误;
D.弹簧对手的拉力和手对弹簧的作用力是一对相互作用力,其大小相等,所以一定是5N,故D正确。
故选D。
6.(2022秋·江苏南通·八年级统考期末)如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,小明用手水平向左压弹簧的另一端使之发生弹性形变,长度缩短。此时弹簧因恢复原来的形状而产生的力是( )
①手对弹簧施加的力 ②弹簧对手施加的力
③墙对弹簧施加的力 ④弹簧对墙施加的力
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】D
【解析】弹簧形变产生的力,即弹簧的弹力,施力物体为弹簧,因为手和墙拉弹簧,所以弹簧发生弹性形变,产生的是对手和墙的拉力,故②④弹簧力图恢复原来的形状而产生的力,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.(2022秋·湖南长沙·八年级统考期中)小莉要自制两个弹簧测力计,她选择了甲、乙两根不同规格的弹簧进行测试,拉力与伸长量的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.弹簧的伸长量与受到的拉力成正比
B.若乙弹簧受到4N的拉力,弹簧伸长2cm
C.若甲弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长3cm
D.若要制作精确度高的弹簧测力计,应选乙弹簧
【答案】C
【解析】A.在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,故A错误;
B.由分析图像知,在弹性限度内,乙的拉力F与弹簧伸长量的关系式为
所以若乙弹簧受到4N的拉力,弹簧伸长1cm,故B错误;
C.由分析图像知,在弹性限度内,甲的拉力F与弹簧伸长量的关系式为
所以若甲弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长3cm,故C正确;
D.由图像可知,在弹性限度内和相同拉力作用下,弹簧A的伸长量大,弹簧A较灵敏,可以用来制作精确程度较高的弹簧测力计,故D错误。
故选C。
8.(2022秋·湖南·八年级校考期中)为了较准确地测一个大小为6 N的力,应选用弹簧测力计最适当的规格是( )
A.量程为0~10 N,分度值为0.2 N B.量程为0~5 N,分度值为0.1 N
C.量程为0~15 N,分度值为1 N D.量程为0~20 N,分度值为0.5 N
【答案】A
【解析】A.该测力计的最大测量值大于6N,且分度值相对较小,测量较准确,故A符合题意;
B.该测力计的量程太小,不能使用,故B不符合题意;
CD.这两个测力计的量程足够,但分度值相对较大,会造成测量不准确,故CD不符合题意。
故选A。
9.(2022秋·四川遂宁·八年级统考期末)如图甲所示,用水平拉力F1=20N拉弹簧,弹簧伸长了2cm。现在两端同时用F2的力沿水平方向拉弹簧,如图乙所示,要使弹簧伸长3cm(仍在弹性限度内),则每个力F2为( )
A.15N B.30N C.20N D.40N
【答案】B
【解析】弹簧的弹力和其伸长量成正比,由题意可知,用水平拉力F1=20N拉弹簧,弹簧伸长了2cm,则该弹簧每伸长1cm,需要的拉力大小为10N。要使弹簧伸长3cm,则需要的拉力大小为30N,所以F2大小为30N,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
二、填空题
10.(2022秋·吉林长春·八年级统考期末)如图所示,小洋用力拉橡皮筋,将纸团弹出去。其中橡皮筋发生了________(选填“弹性”或“塑性”)形变,产生的这个力使纸团的________发生变化。
【答案】 弹性 运动状态
【解析】[1]小洋用力拉长橡皮筋,橡皮筋的长度发生了变化,当撤去外力后,橡皮筋能恢复原长,故橡皮筋发生了弹性形变。
[2]橡皮筋将纸团弹出去,纸团由静止变为运动,弹力使纸团的发生的运动状态发生改变。
11.(2022秋·黑龙江七台河·八年级统考期末)如图所示,小明用力按吹起的气球,气球发生___________(选填“弹性”或“塑性”)形变,这时手会感觉到气球对手有一个往外鼓的作用。以上事例还说明力的作用是___________的。
【答案】 弹性 相互
【解析】[1]力可以使物体发生形变,撤掉外力后能够恢复原状的形变是弹性形变,所以气球发生弹性形变。
[2]力是物体对物体的作用,手会感觉到气球对手有一个往外鼓的作用,说明力的作用是相互的。
12.请你把下面弹簧测力计的使用方法补全,并把正确的顺序填空下面的横线上: 。
①观察弹簧测力计的 ,了解刻度值的大小。
②测量时,要使弹簧测力计内弹簧的 与测力的方向一致,观察时,视线必须与刻度盘 。
③了解弹簧测力计的 ,使用时不能超过它。
④校正 ,并将弹簧测力计按测量时所需的位置放好。
【答案】③①④②;分度值;轴线;垂直;量程;零点。
【解析】使用弹簧测力计时,必须按照下列顺序操作:
了解弹簧测力计的量程,使用时不能超过它.
观察弹簧测力计的分度值,了解刻度值的大小.
校正零点,并将弹簧测力计按测量时所需的位置放好.
测量时,要使弹簧测力计内弹簧的轴线与测力的方向一致,观察时,视线必须与刻度盘垂直.
这样最上方横线上填写为③①④② 。
13.(2022秋·甘肃陇南·八年级统考期中)如图所示,将足球放在一块长木板上静止,木板与足球均发生弹性形变,则足球受到的弹力是因为______发生弹性形变而产生的。
【答案】木板
【解析】足球受到的弹力就是木板对足球的支持力,是由木板发生弹性形变要恢复原状而产生的。
14.(2022秋·河南南阳·八年级统考期末)如图1所示,撑杆跳高运动员使用的撑杆,在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来的形状,撑杆的这种性质叫做___________(选填“弹性”或“塑性”)。如图2所示,弹簧测力计的读数是___________。
【答案】 弹性 4.6
【解析】[1]在运动员的作用下,撑杆的形状发生了变化,当撑杆不受力时又恢复到原来的形状,撑杆的这种性质叫做弹性。
[2]弹簧测力计一个大格代表1N,里面有5个小格,一个小格为0.2N,其分度值为0.2N,故弹簧测力计的示数为4.6N。
15.(2022秋·江苏泰州·八年级校考期末)如图是某位学生使用弹簧测力计测力时的情景,他在操作过程中存在的不规范之处是______纠正错误后重新实验,根据弹簧形变与外力的关系,最终测出了力的大小,此过程中弹簧形变产生的力是______(选填“手对弹簧的拉力”或“弹簧对手的拉力”)。
【答案】 施力方向与弹簧轴线方向不一致 弹簧对手的拉力
【解析】[1]弹簧测力计在使用时,要使弹簧测力计中弹簧的轴线方向与受力方向一致。由图可知,他在操作过程中存在的不规范之处是施力方向与弹簧轴线方向不一致。
[2]根据弹簧形变与外力的关系,最终测出了力的大小,此过程中弹簧形变会产生力,所以弹簧是施力物体,这个力对手产生作用,手是受力物体。因此弹簧形变产生的力是弹簧对手的拉力。
16.(2022春·重庆·八年级统考期末)某弹簧测力计中弹簧的原长为4cm,当其两端受到方向相反、大小都为4N的力F1和F2作用时处于静止状态,如图所示,此时弹簧伸长了4cm,弹簧测力计的示数为 _____N,当小华将这个弹簧测力计的弹簧拉长为5cm时,小华拉弹簧的力是 _____N。
【答案】 4 1
【解析】[1]静止的弹簧测力计两端受到方向相反、大小都为4N的力F1和F2的作用,弹簧测力计的示数等于挂钩一端受到的拉力,所以测力计的示数为4N。
[2]弹簧测力计受到4N拉力时,伸长了4cm,因在一定限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,所以拉长为5cm时,弹簧伸长量为1cm,弹簧受到的拉力为
17.(2022春·黑龙江大庆·八年级统考期末)如图,是一轻质弹簧的长度和弹力大小关系的图像,由图可知弹簧的原长是______m,若弹簧伸长5cm时,所受弹力的大小是______N。
【答案】
【解析】[1]弹簧的弹力大小和弹簧形变量有关,当弹簧为原长时,没有发生形变时,弹力为0,图中可以看到是10cm,即0.1m。
[2]当弹簧伸长量为5cm时,弹簧的长度为
由图可知此时受到的弹力大小为。
三、作图题
18.小球放置在一竖直放置的弹簧上,请作出小球静止时受到弹力的示意图。
【解析】小球静止在竖直放置的弹簧上,受到弹簧对其竖直向上的弹力,过小球重心沿弹力方向画一条竖直向上的线段,如图所示:
四、实验题
19.(2022秋·江苏泰州·八年级泰州市第二中学附属初中校考期中)某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为__________cm;当B橡皮筋的伸长量为6cm时,橡皮筋B受到的拉力为__________N;
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用橡皮筋__________制成的测力计量程大,用橡皮筋__________制成的测力计测量的精确程度高(A/B);
(3)将本实验中的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤,能够测量力的最大值为__________N。
【答案】 16 6 B A 22.5
【解析】(1)[1][2]由图乙可知,A橡皮筋在受到的拉力不大于10N的情况下,B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下,橡皮筋伸长量Δx与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线,这说明橡皮筋的伸长Δx与受到拉力F成正比例函数的关系,即
FA=kAΔxA,FB=kBΔxB
由图可知,当FA=5N,ΔxA=10cm;FB=10N,ΔxB=10cm,将上面的数据分别代入FA=kAΔxA,FB=kBΔxB,解得
kA=0.5N/cm,kB=1N/cm
因此可得
FA=0.5ΔxA,FB=ΔxB
所以,当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为
橡皮筋B的伸长量为
(2)[3]测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比的原理制成的,由图乙可知,A的量程为0~10N,B的量程为0~15N,则用橡皮筋B制成的测力计量程大。
[4]由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力计测量的精确程度高。
(3)[5]因A最大受到10N的拉力,在弹性范围内最多伸长20cm,B在弹性范围内,受到的最大拉力为15N,最多伸长15cm,将本实验中的两根橡皮筋并联起来代替弹簧测力计使用时,故A只能伸长15cm,根据在测量范围内受到拉力与伸长成正比,故A最多受到的拉力为
根据合力的知识,故将本实验中的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤能够测量力的最大值应为
Fmax=7.5N+15N=22.5N
20.(2022春·北京·八年级北京市第十二中学校考期中)小华用弹簧测力计研究弹簧的伸长量与拉力的关系,测力计量程为0~5N。小华先用刻度尺测出弹簧测力计中弹簧的长度,然后将钩码逐个加挂在弹簧测力计下,如图所示,分别读出弹簧测力计的示数,用刻度尺分别测出每次弹簧的长度,实验数据记录如下。小华发现弹簧的伸长量和拉力存在着一定的规律,若测力计下挂4N的物体,弹簧的伸长量为 ___________cm,所依据的规律是 ___________。
拉力/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
弹簧长度/cm
3.8
5.8
7.8
9.8
11.8
13.8
15.8
弹簧伸长量/cm
【答案】 16 在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比
【解析】[1]由表中数据可知,拉力为0时,弹簧的长度为3.8cm,即原长为3.8cm;由表中数据可知,弹簧的伸长量与拉力的关系是
若测力计下挂4N的物体,弹簧的伸长量为
L′=ΔL×F=4cm/N×4N=16cm
[2]由弹簧测力计的原理可知,本实验中所依据的规律是在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比。
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7.2弹力
•知识点1 弹力
•知识点2 影响弹簧弹力大小的因素
•知识点3 弹簧测力计
•知识点4 使用弹簧测力计的注意事项和错误分析
•知识点5 弹力的方向和弹力示意图
•作业 巩固训练
弹力
知识点1
1.现象探究:弹性和塑形
图示
现象1
现象2
橡皮筋被拉长
不拉时橡皮筋恢复原来的长度
按压直尺的一端,直尺变弯
撤去外力,直尺恢复原状
捏橡皮泥,橡皮泥变形
不捏后,橡皮泥不能恢复原来的形状
走在松软的沙滩上留下的足印
脚离开沙面,沙面不能恢复原状
归纳总结
物体受力时会发生形变,撤去外力后有两种情况:
(1)有些物体(如弹簧、直尺、橡皮筋)受力时会发生形变,撤去外力后又恢复到原来的形状,发生这种形变叫做弹性形变,物体这种性质叫做弹性。
(2)有些物体(如橡皮泥)发生形变后不能自动恢复到原来的形状,发生的这种形变叫做塑形形变,物体的这种性质叫做塑性。
▲拓展培优
放大法观察物体的微小形变
物体受力时,一般都会发生形变,知识形变大小不同。如用手拉弹簧,弹簧能发生明显的形变,但用同样大小的力压桌面时,桌面只发生微小形变,我们可以用“放大法”来观察。
如图所示为一种利用放大法观察桌面是否发生形变的方法:准备两块平面镜(用于反射光),把这两块平面镜隔着一定距离固定在桌面上,将一束光射向其中一块平面镜M,这束光被平面镜M反射到另一块平面镜N上,光被平面镜N反射后在墙上形成一个光斑。当桌子受到压力作用时,桌面发生形变使平面镜发生微小偏转,从而使光斑发生移动,该实验可间接说明桌面发生了形变。
2.弹力
(1)定义:物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。如我们拉弹簧、压尺子、拉橡皮筋时,感受到它们对手有力的作用。
(2)产生条件:①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉伸而发生弹性形变。
相互接触的物体间不一定产生弹力,如相互接触但没有发生相互作用的物体间是没有弹力的。
(3)弹力的三要素
大小
与物体的材料和弹性形变程度有关
方向
始终与物体形变方向相反,与物体恢复原状的方向相同,或与使物体发生形变的力的方向相反,且总是与接触面垂直
作用点
在两个物体的接触面上,也可等效在接触面的一点
(4)弹力与弹性形变的关系
物体的弹性有一定的限度,超过了这个限度物体就不能恢复原状,该限度称为弹性限度。在弹性限度内,物体的形变量越大,产生的弹力越大。
【典例1-1】如图所示,用手压气球,气球形变,下列关于弹力说法正确的是( )。
A.气球对手的弹力是气球发生形变产生的;
B.手对气球的弹力是气球发生形变产生的;
C.手对气球有弹力作用,气球对手没有弹力作用;
D.气球对手有弹力作用,手对气球没有弹力作用
【典例1-2】(2023广西梧州期中)下列有关弹力的说法,正确的是 ( )
A.只要物体发生形变就会产生弹力
B.相互接触的物体之间一定能产生弹力
C.物体之间不直接接触也可能产生弹力
D.两个物体接触,如果没有形变,就不产生弹力
【变式1-1】 如图甲、乙所示分别是中国甲骨文、金文中的“射”字,均像箭在弦上,正要发射的样子。人们用力拉弓弦时,弓弦发生了 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生 力,该力的受力物体是 。
甲 乙
【变式1-2】放在水平桌面上的茶杯,受到桌面对茶杯的支持力,下列有关桌面对茶杯支持力的说法正确的是( )。
A.桌面对茶杯的支持力是由于茶杯发生弹性形变而产生的;
B.桌面对茶杯的支持力是作用在桌面上;
C.桌面对茶杯的支持力不属于弹力;
D.桌面对茶杯的支持力是由于桌面发生弹性形变而产生的
影响弹簧弹力大小的因素
知识点2
弹力大小与材料,物体的形变程度,物体的形变量一般与弹力的大小呈正比关系,也就是说在物体可以承受的区间内,我们伸长或者压缩物体的长度越大,那么他的弹力越大。物体的弹性系数,不同的材料受到相同的力的作用所对应的弹力大小是不一样的。在弹性限度内,弹簧的弹力f和弹簧的伸长变化量x成正比,即F=kx。k是物质的弹性系数,它由材料的性质所决定,负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。
【典例2-1】(2022·湖南株洲·八年级期末)图甲是一种有三根弹簧的弹簧拉力器,图乙是几个同学用这个弹簧拉力器比试臂力的场景,结果每个人都把手臂撑直了,则( )
A.臂力大的人所用拉力大 B.手臂长的人所用拉力大
C.体重大的人所用拉力大 D.每个人的拉力一样大
【典例2-2】(2021安徽安庆期中)物理小组探究“弹簧的伸长量与其受到拉力的关系”的实验装置如图甲所示:
弹簧受到
的拉力/N
0.5
1
1.5
2
2.5
弹簧伸长
量/cm
1
2
3
4
5
(1)探究过程中,实验数据如表,请在图乙中作出弹簧的伸长量与其受到的拉力的关系图象。
(2)在弹性限度内,弹簧的伸长量为3.5 cm时,弹簧受到的拉力是 N。
(3)由图象得出:在弹性限度内,弹簧的伸长量和其受到的拉力成 。
【变式2-1】科学研究表明:金属杆受到拉力会伸长,在一定范围内,金属杆的伸长与它所受到的拉力F成正比。现有一金属杆,长为8m,横截面积为0.4cm2,实际使用时要求金属杆受到拉力后的伸长不超过0.4cm。由于直接对这一金属杆测试有困难,故选用同种材料制成的样品进行测试,测试时样品所受的拉力始终为2000N,通过测试取得数据如下。
长度l(m)
横截面积cm2
伸长cm
1
2
1
4
4
请分析表中数据回答下列问题:
(1)在对样品进行测试时,采用如图所示的装置,这样设计有何优点?答:______。
(2)分析样品测试数据可知,金属杆伸长的长度(伸长量)跟它的长度和______有关。
(3)根据(2)及金属杆的伸长量还与它所受到的拉力F成正比,可以得到金属杆伸长量的表达式ΔL =______。比例系数用k表示,拉力,长度和横截面积分别用F、L和S表示
(4)该金属杆P能够承受的最大拉力为______N。
【变式2-2】课外学习小组在“探究弹簧的伸长量与受到的拉力的关系”时,得到的实验数据如表。
拉力F/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
弹簧长度/cm
22
23
24
25
26
27
28
28.5
28.6
根据实验数据,你认为:
(1)用这样的弹簧能做一个测量范围是________的测力计。
(2)在一定范围内,该弹簧所受的拉力F与伸长量ΔL关系的数学表达式是____________。
(3)当悬挂物体后,弹簧长度是25.5cm,那么该物体向下拉弹簧的力是________N。
弹簧测力计
知识点3
1.测力计
测量力的大小的工具叫做测力计。其中利用弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长的原理制成的测力计叫做弹簧测力计。
2.弹簧测力计的构造
弹簧测力计主要由弹簧、指针、挂钩和刻度盘等组成。如图所示,是实验室常用的两种弹簧测力计。
条形盒测力计 圆筒测力计
3.弹簧测力计的测量原理(拓展实验)
【实验探究】弹簧的伸长量与拉力的关系
【实验过程】如图所示,将弹簧固定在支架上,旁边直立放置一刻度尺,记下挂钩上挂钩码前弹簧下端的位置,然后每次增加两个钩码(每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N),使弹簧所受拉力逐渐增大,通过刻度尺读出弹簧每次的总伸长量Δl,记录实验数据如下表。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
拉力F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量Δl/cm
0
1
2
3
4
7
11
【探究归纳】通过实验可以发现,在弹簧限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越长,且弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比,这就是弹簧测力计的测量原理。当超过弹簧的弹性限度后(如本实验中当拉力超过4N后),弹簧发生非弹性形变,撤去外力后弹簧将无法自动恢复到原状。
★特别提醒
弹簧长度与弹簧伸长量
弹簧的伸长量与弹簧的长度不一样。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长,一般用l0表示,弹簧受到拉力之后的长度一般用l表示,则弹簧的伸长量就是Δl=l-l0,如图所示。
4.弹簧测力计的实验方法
使用前
(1)观察量程:待测力的大小不能超过量程。
(2)明确分度值:知道每一小格表示多少牛。
(3)校零:检查指针是否指在零刻度线上。若没有,要调节至对齐。
(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次挂钩,放手后观察指针是否能回到零刻度线处,以防止弹簧卡壳。
使用时
(1)测量:要使弹簧测力计的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,弹簧不要靠在刻度盘上(避免因摩擦而影响测量的准确程度)。
(2)读数:应让视线垂直于刻度盘读数。
(3)记录:在记录数据时要带上单位。
(4)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端。
★特别提醒
弹簧测力计是测量力的工具,不仅能测竖直方向或水平方向的力,其他方向的力也可测量。在测量时,只要保证弹簧测力计所测力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致即可。
教材深挖
弹簧测力计中转换法的应用
弹簧的长度变化是可以直接观察、测量的,而力的大小是看不见、摸不着的,但力的大小却和弹簧的长度变化有关,因此可以通过间接测量的方法同弹簧长度的变化量来量度力的大小,这种解决问题的方法是转换法。与之类似,用温度计测量温度也应用了转换法。
5.种类
为了满足不同测量力的需求,人们制造了各式各样的测力计,如握力计、弹簧秤和托盘秤等,如图所示。
握力计 弹簧秤 托盘秤
【典例3-1】弹簧测力计是用来测量_____的仪器,使用前先要根据所测力的_____进行调零。如图所示的弹簧测力计的最小分度值是_____牛,这时弹簧测力计示数是_____牛。
【典例3-2】(2023广东茂名电白期中)在“用弹簧测力计测力”的实验中,小明填写的实验报告(部分)如下,请你补充完整:(P8207005)
(1)观察此弹簧测力计的量程为 N,分度值为 N。
(2)检查指针是否指在 位置;若不在此处,应先调节后再使用。
(3)图中弹簧测力计的示数为 N。
【变式3-1】使用弹簧利力计测量重力的过程中,有如下操作:①把待测物体挂在挂钩上;②轻轻来回拉动几次挂钩;③观察弹簧测力计的量程,弄清分度值;④调整弹簧测力计指针位置;⑤待指针稳定后读数;⑥估计待测物体重力。上述操作正确的是顺序是( )。
A.④⑥①②③⑤ B.⑥③②④①⑤ C.⑥③④②①⑤ D.⑥①③②④⑤
【变式3-2】甲、乙两名同学各用5N的力在水平桌面上沿相反方向拉弹簧测力计的两端,则弹簧的测力计的读数应该为______。
使用弹簧测力计的注意事项和错误分析
知识点4
测力计使用口诀:看量程,看分度,要较零,一顺拉,不摩擦,正对看,记数值,带单位。
弹簧测力计的使用
1、拉动弹簧:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
2、了解量程:知道测量力的最大范围(量程)是多少。
3、明确分度值:了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N)。
4、校零:检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
5、同方向:测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上。
6、视线要与刻度盘垂直,统计数据。
7、最后调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
弹簧测力计注意事项
(1)看清量程,即测量范围,所测力不能超过量程;
(2)认清分度值,便于读数;
(3)使用前注意指针是否指在零刻度线处,若没有,需要调零;
(4)使用前要上下拉动几次挂钩,避免弹簧和外壳之间有摩擦;
(5)使用时,拉力方向和弹簧轴线的方向一致。
【典例4-1】(2022·陕西咸阳·八年级期末)使用弹簧测力计时,下列说法中错误的是( )
A.弹簧测力计只能竖直使用
B.被测力的大小不能超过弹簧测力计的量程
C.使用弹簧测力计测量前需要校零
D.使用时,弹簧、指针不能与外壳有卡壳
【典例4-2】(2022·山东东营·统考中考真题)关于弹簧测力计的使用方法,下列说法不正确的是( )
A.弹簧测力计只能测量重力
B.测量前应该把指针调节到指“0”的位置上
C.测量前要确认指针和弹簧不被外壳卡住
D.所测的力不能超出弹簧测力计的量程
【变式4-1】(2022·四川凉山·八年级期末)如图所示,把两个钩码挂在弹簧测力计的挂钩上。下列说法中正确的是( )
A.使弹簧测力计的弹簧伸长的力就是钩码的重力
B.弹簧测力计只能测量水平或竖直方向的力
C.弹簧测力计的分度值为0.2N,测得两个钩码的总重力为1N
D.测量钩码重力前,需把弹簧测力计放在水平桌面上调零,还要来回拉动挂钩几次
【变式4-2】(2022秋·湖南·八年级校考期中)为了较准确地测一个大小为6 N的力,应选用弹簧测力计最适当的规格是( )
A.量程为0~10 N,分度值为0.2 N B.量程为0~5 N,分度值为0.1 N
C.量程为0~15 N,分度值为1 N D.量程为0~20 N,分度值为0.5 N
弹力的方向和弹力示意图
知识点5
弹力的方向是垂直于接触面指向受力物体,故图1中弹力为小球受到的支持力,方向垂直于斜面向上,作用点可画在球心位置,同时还包括绳对小球的拉力,如图1所示;
图2中小球同时受到斜面和档板施加了弹力,方向与接触面垂直,作用点可画在球心位置,如图2所示;
图3中小球受到竖直墙面施加了水平向右的弹力,作用点可画在球心位置也可画在接触面,同时还包括绳对小球的拉力,如图3所示.
【典例5-1】(2022·全国·八年级课时练习)木块在拉力F作用下正向右运动,画出木块所受弹力示意图。
【典例5-2】(2022·广西柳州·中考真题)如图,用线将小球悬挂起来。请画出线对小球的拉力F的示意图。
【变式5-1】(2022·湖南岳阳·中考真题)请画出地面对小球的支持力F的示意图。
【变式5-2】(2023河南驻马店二模)小明用水平力将轻质弹簧压在竖直墙壁上,如图所示,请画出弹簧产生的所有弹力的示意图。
一、单选题
1.(2022秋·湖南邵阳·八年级统考期中)下列说法正确的是( )
A.物体的形变量越大产生的弹力就越大
B.物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力
C.只有弹簧才能产生弹力
D.两物体只要发生接触就能产生弹力
2.(2023四川宜宾中考)(多选)将装满水的厚玻璃瓶静置于水平桌面,把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入瓶中,如图所示,用手反复水平捏厚玻璃瓶,观察细管中水面高度的变化。从形变角度分析现象及原因,下列说法正确的是 ( )
A.细管中水面高度不会发生变化
B.细管中水面会出现升降
C.水面高度不变是因为厚玻璃瓶没有发生形变
D.水面出现升降是因为厚玻璃瓶发生了微小形变
3.(2022秋·湖南长沙·八年级校考期中)以下四种情景中物体所受的力不是弹力的是( )
A.站在被压弯的蹦床上的人受到蹦床的力
B.在空中飞行的氢气球受到地球的力
C.吊在天花板上的灯受到绳子的力
D.处于拉弯的弓上的箭受到弓的力
4.(2023安徽巢湖期末)关于弹簧测力计的使用及原理,下列说法错误的是 ( )
A.读数时视线应与刻度面垂直
B.使用弹簧测力计时必须使其沿竖直方向
C.使用过程中,弹簧、指针不能与外壳有摩擦
D.在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长
5.(2022秋·天津东丽·八年级统考期末)如图所示,一轻质弹簧下端与物块相连,一起平放在水平地面上,现用手对弹簧上端施加竖直向上的拉力,物块没有被提起来,则( )
A.物块没有被提起来,是因为力不能改变物体的运动状态
B.弹簧对手的拉力作用效果使弹簧发生了形变
C.物块对弹簧的拉力和手对弹簧的拉力的作用点相同
D.弹簧对手的拉力大小也一定是
6.(2022秋·江苏南通·八年级统考期末)如图所示,一根弹簧,一端固定在竖直墙上,小明用手水平向左压弹簧的另一端使之发生弹性形变,长度缩短。此时弹簧因恢复原来的形状而产生的力是( )
①手对弹簧施加的力 ②弹簧对手施加的力
③墙对弹簧施加的力 ④弹簧对墙施加的力
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
7.(2022秋·湖南长沙·八年级统考期中)小莉要自制两个弹簧测力计,她选择了甲、乙两根不同规格的弹簧进行测试,拉力与伸长量的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.弹簧的伸长量与受到的拉力成正比
B.若乙弹簧受到4N的拉力,弹簧伸长2cm
C.若甲弹簧受到2N的拉力,弹簧伸长3cm
D.若要制作精确度高的弹簧测力计,应选乙弹簧
8.(2022秋·湖南·八年级校考期中)为了较准确地测一个大小为6 N的力,应选用弹簧测力计最适当的规格是( )
A.量程为0~10 N,分度值为0.2 N B.量程为0~5 N,分度值为0.1 N
C.量程为0~15 N,分度值为1 N D.量程为0~20 N,分度值为0.5 N
9.(2022秋·四川遂宁·八年级统考期末)如图甲所示,用水平拉力F1=20N拉弹簧,弹簧伸长了2cm。现在两端同时用F2的力沿水平方向拉弹簧,如图乙所示,要使弹簧伸长3cm(仍在弹性限度内),则每个力F2为( )
A.15N B.30N C.20N D.40N
二、填空题
10.(2022秋·吉林长春·八年级统考期末)如图所示,小洋用力拉橡皮筋,将纸团弹出去。其中橡皮筋发生了________(选填“弹性”或“塑性”)形变,产生的这个力使纸团的________发生变化。
11.(2022秋·黑龙江七台河·八年级统考期末)如图所示,小明用力按吹起的气球,气球发生___________(选填“弹性”或“塑性”)形变,这时手会感觉到气球对手有一个往外鼓的作用。以上事例还说明力的作用是___________的。
12.请你把下面弹簧测力计的使用方法补全,并把正确的顺序填空下面的横线上: 。
①观察弹簧测力计的 ,了解刻度值的大小。
②测量时,要使弹簧测力计内弹簧的 与测力的方向一致,观察时,视线必须与刻度盘 。
③了解弹簧测力计的 ,使用时不能超过它。
④校正 ,并将弹簧测力计按测量时所需的位置放好。
13.(2022秋·甘肃陇南·八年级统考期中)如图所示,将足球放在一块长木板上静止,木板与足球均发生弹性形变,则足球受到的弹力是因为______发生弹性形变而产生的。
14.(2022秋·河南南阳·八年级统考期末)如图1所示,撑杆跳高运动员使用的撑杆,在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来的形状,撑杆的这种性质叫做___________(选填“弹性”或“塑性”)。如图2所示,弹簧测力计的读数是___________。
15.(2022秋·江苏泰州·八年级校考期末)如图是某位学生使用弹簧测力计测力时的情景,他在操作过程中存在的不规范之处是______纠正错误后重新实验,根据弹簧形变与外力的关系,最终测出了力的大小,此过程中弹簧形变产生的力是______(选填“手对弹簧的拉力”或“弹簧对手的拉力”)。
16.(2022春·重庆·八年级统考期末)某弹簧测力计中弹簧的原长为4cm,当其两端受到方向相反、大小都为4N的力F1和F2作用时处于静止状态,如图所示,此时弹簧伸长了4cm,弹簧测力计的示数为 _____N,当小华将这个弹簧测力计的弹簧拉长为5cm时,小华拉弹簧的力是 _____N。
17.(2022春·黑龙江大庆·八年级统考期末)如图,是一轻质弹簧的长度和弹力大小关系的图像,由图可知弹簧的原长是______m,若弹簧伸长5cm时,所受弹力的大小是______N。
三、作图题
18.小球放置在一竖直放置的弹簧上,请作出小球静止时受到弹力的示意图。
四、实验题
19.(2022秋·江苏泰州·八年级泰州市第二中学附属初中校考期中)某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为__________cm;当B橡皮筋的伸长量为6cm时,橡皮筋B受到的拉力为__________N;
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用橡皮筋__________制成的测力计量程大,用橡皮筋__________制成的测力计测量的精确程度高(A/B);
(3)将本实验中的两根橡皮筋并联起来代替弹簧秤,能够测量力的最大值为__________N。
20.(2022春·北京·八年级北京市第十二中学校考期中)小华用弹簧测力计研究弹簧的伸长量与拉力的关系,测力计量程为0~5N。小华先用刻度尺测出弹簧测力计中弹簧的长度,然后将钩码逐个加挂在弹簧测力计下,如图所示,分别读出弹簧测力计的示数,用刻度尺分别测出每次弹簧的长度,实验数据记录如下。小华发现弹簧的伸长量和拉力存在着一定的规律,若测力计下挂4N的物体,弹簧的伸长量为 ___________cm,所依据的规律是 ___________。
拉力/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
弹簧长度/cm
3.8
5.8
7.8
9.8
11.8
13.8
15.8
弹簧伸长量/cm
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