课时6.2 弹力 力的测量和表示-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（沪粤版2024）

第六章 力和机械 课时6.2 弹力 力的测量和表示 2022年课程标准 物理素养 2.2.4 能用示意图描述力。会测量力的大小。 4.1.6 用弹簧测力计测量力。 物理观念：弹力理解：明确弹力定义，认识形变恢复产生的力。力的测量：掌握弹簧测力计等工具，量化认识力。力图表示：学会用箭头线段表示力，方向、长度代表方向和大小。 科学思维：逻辑推理：分析弹力条件与影响因素，培养逻辑与因果分析能力。抽象概括：从现象抽象普遍规律，如胡克定律，提高抽象思维。模型构建：构建弹力物理模型，增强模型构建与应用能力。 科学探究：实验设计：设计实验探究弹力与形变关系，培养设计与操作能力。数据分析：记录并分析数据，运用图表、公式，提升数据处理能力。问题解决：应对误差与异常，思考解决方案，培养批判性思维。 科学态度与责任：团队合作：促进分工合作，鼓励沟通，培养团队精神。持续学习：激发好奇心，鼓励课后探索，培养终身学习习惯。 知识点一、弹力 1．弹性和塑性 弹性是指物体在受到外力作用时发生形变，当外力撤去后，物体能够恢复到原来的形状和大小的性质。具有弹性的物体在形变时，内部的分子或原子之间的距离会发生改变，但当外力撤去后，这些分子或原子会回到原来的位置，物体因此恢复原状。例如，弹簧、橡皮筋、海绵等都具有弹性。 塑性是指物体在受到外力作用时发生形变，当外力撤去后，物体不能恢复到原来的形状和大小，而是保持新的形状和大小的性质。具有塑性的物体在形变时，内部的分子或原子之间的距离会发生改变，并且当外力撤去后，这些分子或原子不会回到原来的位置，物体因此保持新的形状。例如，橡皮泥、面团、金属等都具有塑性。 实验过程 实验现象 发生形变的弹簧在撤去外力后能够恢复原状 发生形变的橡皮泥在撤去外力后不能够恢复原状 2．弹力 弹力是指发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。这里的“弹性形变”是指物体在受到外力作用时，形状或体积发生改变，但在撤去外力后能够恢复原状的形变。例如，当我们用手拉伸弹簧时，弹簧的长度变长，这就是弹性形变。当我们松开手，弹簧会恢复到原来的长度，在这个过程中，弹簧对我们的手施加的力就是弹力。 生活 现象 现象 分析 形变的跳板要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的蹦床要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的撑竿要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的弓弦要恢复原状对箭施加一个向前的弹力 弹力 (1)发生弹性形变的物体才能产生弹力 (2)弹力方向与物体的形变方向相反 特别提醒 1．弹性限度：物体的弹性有一定的限度，超过这个限度就不能完全恢复到原来的形状，这个限度叫做弹性限度。 2．弹力产生的条件： ①两个物体要接触；②发生弹性形变。二者缺一不可。 3．弹力方向：始终与物体的形变方向（指向恢复原状的方向）相反，并且总是与接触面垂直。 3．探究微小形变 操作 在一个瓶子中盛满水，塞上橡皮塞，橡皮塞中插入一根很细的玻璃管，用手压瓶壁 如图M、N分别为两面平面镜，P为光屏，用一束光照射到平面镜M 上，经两次反射照射到光屏P上，用力压桌面 图示 实验现象 玻璃管中液面上升 光屏上的光斑向下移动 结论 手的压力使瓶子发生了形变 手对桌面的压力使桌面发生了形变 4．弹力的种类 支持力 压力 拉力 示 意 图 形 成 原 因 放在水平桌面上的物体，由于它受地球引力(受重力作用) 而压在桌面上，使桌面和物体同时发生微小形变。桌面由于发生形变而对物体产生向上的弹力，这就是桌面对物体的支持力 放在水平桌面上的物体，由于它受地球引力(受重力作用) 而压在桌面上，使桌面和物体同时发生微小形变。物体由于发生微小的形变而对桌面产生向下的弹力，这就是物体对桌面的压力 挂在电线下面的电灯，由于它受重力作用而拉紧电线，使电灯和电线都发生微小的形变。电线由于发生形变而对电灯产生向上的弹力，这就是电线对电灯的拉力，同时电灯也由于发生微小的形变而对电线产生向下的弹力，这就是电灯对电线的拉力 特别提醒 支持力、压力、拉力本质是弹力。 典例01 关于弹力的叙述中正确的是（　　） A．只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力 B．只要两个物体接触就会产生弹力 C．任何物体的弹性都有一定的限度，因而弹力不可能无限大 D．弹力的大小只与物体形变的程度有关 知识点二、测量力的大小 1．弹簧测力计的原理 弹簧测力计是一种常见的测量力的工具，它利用弹簧的弹性形变来测量力的大小。当弹簧测力计受到压力时，其内部的弹簧会发生形变，从而产生弹力。弹簧测力计的工作原理基于胡克定律，即在弹性限度内，弹簧的伸长量（或压缩量）与所受的力成正比。数学表达式为 F=kΔx 其中： F 是弹簧所受的力（单位：牛顿，N）； k 是弹簧的劲度系数（单位：牛顿/米，N/m），反映了弹簧的软硬程度； Δx 是弹簧的形变量（单位：米，m），即弹簧伸长或压缩的长度。 2．测力计 （1）弹簧测力计的构造 （2）弹簧测力计的使用 测量前 ①校零：不挂重物时，将弹簧测力计的指针调到零刻度线 ②观察量程和分度值：要估计被测力的大小，选用量程合适的测力计。分度值越小，测量结果越准确，根据测量要求选择分度值合适的弹簧测力计 测量时 ①弹簧测力计的弹簧、挂钩、指针都不要与外壳有摩擦 ②要使弹簧测力计受力方向沿弹簧的轴线方向 弹簧测力计使用口诀 使用之前三观察，指针量程分度值； 力的方向沿伸长，来回拉动防卡壳； 视线要与刻度(盘)垂，示数稳定再读数。 （3）其他测力计 GMS 型锚索测力计 握力计 SKN 系列测力计 测力环 3．探究弹簧伸长与所受拉力大小关系 实验器材：弹簧、钩码、刻度尺。 弹簧原长x0 弹簧伸长后的长度x1 弹簧伸长量Δx=x1－x0 实验步骤 ① 将铁架台放置到桌面上，并将直尺和弹簧固定住，记下此时弹簧下端在塑料直尺上所处位置的示数； ② 在弹簧下端依次挂一个钩码、两个钩码、三个钩码……再分别记下此时弹簧下端在直尺上所处位置的示数。将所记录的数据填入表格中。 数据记录 弹簧受到的拉力F/N 1 2 3 4 弹簧伸长量x/cm 分析论证 实验结论 在一定限度内，弹簧所受的拉力越大，弹簧伸得就越长。 4．自制橡皮筋测力计 （1）把橡皮筋和自制托盘固定在一起，再把橡皮筋 和纸板垂直放置。 （2）橡皮筋的一头固定在纸板的最上边，在橡皮筋 的最低点标个标记，记为0。 （3）挂上一个小螺母，在橡皮筋的最低点标个标记，记为1。 （4）再依次挂上2、3个小螺母，重复上面步骤(3)。 特别提醒 1．间接测量：用可直接观察、可直接量度的量去间接表现那些不便直接观察、不便直接测量的量。力的大小是看不到，摸不着的。因为拉力越大，弹簧伸长就越长，所以可以用弹簧长度的变化来量度力的大小。 2．弹簧测力计常见的使用错误与矫正 常见的使用错误 矫正 测量力前，指针不指在零刻度线 将指针调到零刻度线 力的大小超出测量范围 选用量程合适的弹簧测力计 弹簧和测力计外壳有摩擦 使用前，来回将弹簧拉几次 拉力和弹簧的轴线不在一条直线上 将弹簧测力计中弹簧的轴线和拉力方向调到同一条直线上 指针还在晃动就读数 等指针静止下来再读数 典例02 小欢同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时，根据实验数据绘出了如图所示图象，图中L是弹簧的长度，F是弹簧受拉力的大小。请回答下列问题： （1）当弹簧受到的拉力为5N时，弹簧发生的 （选填“是”或“不是”）弹性形变； （2）当这根弹簧的长度为4cm时，此时弹簧受到的拉力为 N。 知识点三、力的示意图 力的示意图是一种非常重要的图形表示方法，用于直观地展示力的三要素：力的大小、方向和作用点。 1．力的三要素 力的大小表示力的强弱程度，通常用牛顿（N）作为单位。在示意图中，力的大小可以通过线段的长度来表示，线段越长，表示力越大。 力的方向表示力的作用方向。在示意图中，力的方向用箭头表示，箭头的指向即为力的方向。 力的作用点表示力作用在物体上的位置。在示意图中，力的作用点用线段的起点或终点表示。 2．力的示意图 画法 ①找到作用点； ②沿力的方向画一段带箭头的线段； ③标上力的符号或大小。 特别提醒 “三定三标法”画力的示意图 1. 三定：定作用点、定方向、定长度。 2. 三标：标箭头、标力的符号、标力的数字和单位。 典例03 请在图中画出压缩的弹簧对拇指弹力的示意图。 问题一：探究拉力和弹簧伸长量的关系 【典例1】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。于是小明通过实验探究力的大小相同时，弹簧伸长的长度与什么因素有关。小明利用钢制弹簧剪成长短不同的弹簧甲和乙（L甲＜L乙）、与弹簧甲、乙粗细相同的铜制弹簧丙、弹簧测力计设计了如图所示的实验。 （1）实验中通过 来反映弹簧受到拉力的大小； （2）将一根弹簧剪成长度不同的两根，这样做的目的是得到 和材质均相同的两根不同弹簧； （3）拉不同的弹簧时，实验数据如表所示： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 弹簧受到的拉力/N 0 1 2 3 4 5 6 7 甲 弹簧的长度/cm 6.0 6.6 7.2 7.8 8.4 9.0 9.7 10.8 乙 9.0 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5 14.4 15.9 丙 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 ①通过对比甲、乙两组弹簧可知，其他条件相同时，弹簧的长度越长，伸长的长度 ； ②通过对比 两组弹簧可知，其他条件相同时， （填“铜”或“钢”）弹簧更容易伸长； ③通过数据分析还可进一步得出，同一根弹簧的伸长量与拉力成 比； （4）探究结束后，小明用甲、丙两根弹簧制作成弹簧测力计，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同。则量程较大的是 测力计，精度较高的是 测力计。（均填“甲”或“丙”）。    1．在探究弹簧伸长长度与各因素的关系时，运用了控制变量法，需明确要探究的因素，控制其他因素不变。 2．分析数据时，要关注弹簧伸长长度与拉力、弹簧长度、弹簧材质之间的关系，通过对比不同组数据来得出结论。 3．制作弹簧测力计时，量程大小与弹簧的弹性限度有关，精度高低与弹簧的伸长量有关，需结合实验数据及弹簧特性来判断。 【变式1-1】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，设计出一个实验方案： ①将一根弹簧剪成长度 （相同/不同）的两根，测出两根弹簧的初始长度L₁、L₂； ②图甲所示，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′； ③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据。 （1）该实验方案研究的是猜想 （填写序号）。实验方案中进行步骤①，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①②外，还探究步骤③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两根长度和材料相同粗细不同的弹簧进行测试，绘出如图乙所示的图像，图像中只有OA段和OB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”）； （5）将本实验中的两根弹簧并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 N。若将本实验中两根细的弹簧并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 N（提示：并联时测量的力大小等于所用的每根弹簧的力之和）。 【变式1-2】小华在课外探究：弹簧的伸长量跟所受拉力的变化关系，利用如图甲所示实验装置记录了相应实验数据如下：（g＝10N/kg） 钩码质量/g 0 50 100 150 200 250 300 400 指针位置/cm 2 3 4 6 7 7.5 7.5 （1）表格中空白处应填的数据为： ； （2）根据数据分析可知弹簧的原长为 cm； （3）分析实验数据你可以得到的结论是： ； （4）小华根据表中实验数据作出了如图乙三个图像，其中正确的是图 ； （5）分析实验数据可知，若用此弹簧做成弹簧测力计，量程是 。 问题二：画力的示意图 【典例1】图中物块正水平向左滑动并压缩弹簧，请画出物块受到弹簧弹力的示意图。 1．确定弹簧的形变方向：观察弹簧的压缩方向，确定弹簧试图恢复原长的方向。 2．确定弹力的方向：弹力方向与弹簧形变方向相反，即从弹簧指向物块。 3．画出弹力的示意图：从弹簧的接触点开始，沿着弹力方向画一条箭头，箭头指向物块，表示弹力作用在物块上。 【变式2-1】用200牛的力，沿与水平地面成45°角拉小车，用力的示意图画出拉力。 【变式2-2】如图所示，小车重150N，在A点受到大小为30N的水平向右的拉力，试作出这个力的图示。 【基础强化】 1．下列属于测量长度的工具是（   ） A．弹簧测力计 B．盒尺 C．量筒 D．电子秒表 2．按要求填空。 (1)图甲所示的弹簧测力计的量程是 N，读数是 N。 (2)如图乙所示，圆筒测力计的分度值为 N；此时，该测力计的读数是 N。 3．力的作用效果与其它三项不同的是（    ） A．撑杆被跳高运动员压弯 B．用力使锯条变弯曲 C．用力抛小球，使小球飞出去 D．跳水运动员用力压弯跳板 4．如图是几位同学使用弹簧测力计的情景，哪位同学的测量方法是错误的（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，把钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，整个装置处于静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．弹簧测力计是测量质量的工具 B．测钩码重力前，需把弹簧测力计在竖直方向调零 C．弹簧测力计的读数为3.2N D．弹簧测力计使用时必须竖直放置，不得倾斜 6．一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法错误的是（　　） A．足球受到的支持力是木板产生的弹力 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的 C．木板形变是由于木板产生弹力造成的 D．足球产生的弹力就是足球对木板的压力 7．实验如图所示，取A、B两个弹簧测力计，平放在水桌面上，让它们互相钩挂在一起。该实验探究的问题是 ，其中用到弹簧测力计的原理是 。 【素养提升】 8．如图，装有一定量水的容器挂在测力计的钩上，测力计固定在铁架台上。容器底部有一圆形小孔，调整孔的大小，使水流以1m/s的速度流入下方烧杯中，容器中水未流完。弹簧测力计的读数为F，烧杯的总质量为m，则F、m与时间t的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，实验室的弹簧测力计量程太小，小亮自制大量程弹簧测力计。弹簧的自由端B在未悬挂重物时，正对着刻度5，挂上100N重物时，正对刻度30。 (1)当弹簧挂40N重物时，自由端B所对刻度应是 ； (2)若将刻度改为对应的力的数值，则刻度23应改为 N。 10．用一把刻度尺和一支弹簧测力计探究弹性细绳的伸长量与所受拉力的定量关系。如图甲所示，A、B分别为处于原长的一根弹性细绳的左右两端，和是固定在细绳上的两个标识。现将A端固定，用弹簧测力计将B端沿着细绳所在直线向右拉，、和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示。已知细绳始终处于弹性限度内。 (1)据甲图可知弹性细绳原长为 cm； (2)分析实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是 （填“均匀”或“不均匀”）伸长的：细绳的长度与所受拉力 （填“成正比”或“不成正比”）。 (3)当标识刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，位于刻度尺上 cm位置。现手持细绳两端，A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识不动，则A、B两端的速度之比为 。 11．小华在练习使用弹簧测力计测物体重力时，她先将测力计竖直放置，反复几次轻拉挂钩后，测力计的指针位置如图甲所示。 （1） 小华同学想用如图甲所示的弹簧测力计测一块小石头的重力，但他发现此弹簧测力计的指针并未指到零刻度线，因此接下来他需要先在 （选填“水平”或“竖直”）方向将弹簧测力计调零，再用细线拴住小石头挂在弹簧测力计挂勾上，待其稳定后读得弹簧测力计示数如图乙为 ； （2）小华又想要探究弹簧测力计的原理，除了需要如图丙中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码（每个钩码重力已知）、铁架台以外，还需要的测量仪器是 。进行实验后记录数据如表，表中明显错误的数据是第 次实验； 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 拉力（钩码总重）F/N 0 1 2 3 4 5 6 弹簧伸长量△L/cm 0 0.4 0.8 1.2 1. 8 2.0 2.4 （3）由实验数据可知，弹簧测力计的原理是： ； （4）选取完全相同的两根弹簧A、B，将A弹簧左端固定在墙上，用大小为F的力拉A的右端；在B弹簧左右两端均施加大小为F的拉力，当两根弹簧都水平静止时（如图丁），此时弹簧的长度LA LB（选填“大于”“等于”或“小于”）。 12．竹升面是广州传统美食，其制作方法是先搓面、和面，再用竹升（大茅竹竿）压打面皮，如题图。这样压打出来的面条口感细腻，爽脆弹牙，韧劲十足。以下说法正确的是（　　） A．搓面时，面团发生弹性形变 B．用竹升把面团压打成面皮，说明力可以改变物体的形状 C．竹升产生的弹力是由面皮形变产生的 D．人对竹升的压力就是人所受的重力 【能力培优】 13．学习完八下物理第七章《力》的知识以后，小红偶然间发现自己的玩具中有几根比较大的弹簧，于是她灵机一动，将弹簧取了出来，想探究一下弹簧的伸长量与拉力的关系。 （1）小红实验装置如图所示，刻度尺单位为cm，钩码重力均为0.5N，小红进行了5次实验，并记录了五组数据，第5次实验中，弹簧的伸长量为 cm； 实验次数 1 2 3 4 5 钩码重力/N 0 0.5 1 1.5 2 弹簧受到的拉力/N 0 0.5 1 1.5 2 弹簧长度/cm 2.50 3.00 3.50 4.00 弹簧的伸长量/cm 0 0.50 1.00 1.50 （2）小红通过改变钩码个数的方式来改变弹簧所受到的拉力，弹簧受到的拉力，是因为钩码的重力和弹簧对钩码的拉力是 ，而弹簧受到钩码的拉力和弹簧对钩码的拉力是 ，他们的大小都是相等的；（选填“平衡力”或“相互作用力”） （3）请你在如图中绘制出实验数据的图像 ，小红观察了图像后得出了结论：弹簧的伸长量与所受到的拉力成 比（选填“正”或“反”）；你认为小红的结论是 的（选填“正确”或“错误”），原因是 。 14．轻质弹簧一端固定在墙上，另一端固定在一物块上，如图甲所示的水平面上，此时弹簧处于正常状态，弹簧与物块之间没有弹力；用力F把物块向左推至A点，弹簧被压缩，如图乙所示；撤去推力F，物块向右运动。当物块运动到图丙中B点的位置时，速度为v，弹簧被拉伸。从A到B的过程中，物块受到弹簧弹力大小 （选填“一直变小”、“一直变大”、“先变大再变小”、“先变小再变大”）。    15．阅读短文，回答文后问题。 胡克定律 弹力的大小和形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失。对于拉伸（或压缩）形变来说，伸长（或缩短）的长度越大，产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上，物体越重，把弹簧拉得越长，弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说，弯曲得越厉害，产生的弹力就越大。例如，把弓拉得越满，箭就射得越远；把物体放在支持物上，物体越重，支持物弯曲得越厉害，支持力就越大。定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂，我们经常遇到的是弹簧的拉伸（或压缩）形变。实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。写成公式就是F=kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸（或压缩）形变，也有上述比例关系。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。胡克定律有它的适用范围。物体形变过大，超出一定的限度，上述比例关系不再用，这时即使撤去外力，物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。 （1）弹簧测力计的工作原理遵从 定律； （2）使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程，是为了避免超过弹簧的 ； （3）弹簧的 在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，它与受力大小 （选填“有关”或“无关”）； （4）一根弹簧受0.5N的拉力时长12cm，受1N的拉力时长14cm（弹簧均在弹性限度内处于伸长状态），则弹簧的原长是 cm。 16．阅读理解： 《弹力》 物体在力的作用下发生形状或体积的改变叫做形变。在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变。发生形变的物体，由于要恢复原状。要对跟它接触的物体产生力的作用。这种作用叫弹力，即在弹性限度范围之内，物体对使物体发生形变的施力物体所产生的力叫弹力。 弹力是接触力，弹力只能存在于物体的相互接触处，但相互接触的物体之间，并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要直接接触，还要有相互作用，且发生弹性形变。 弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间。通常所说的压力、支持力、拉力都是弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体。 弹簧发生弹性形变时，在弹性限度内，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，即F=kx。其中，x为弹簧长度变化量。k：为弹簧的弹性系数，单位是牛顿每米，符号是N/m，不同的弹簧的弹性系数一般是不同的。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。 （1）产生弹力的条件：物体发生弹性形变（物体间有相互作用）和物体间要 ； （2）某一弹簧在弹性限度内受到10N的拉力时，弹簧被拉长了0.1m，则该弹簧的弹性系数为 N/m； （3）另一弹簧在弹性限度内受到100N的拉力时，弹簧的长度为0.4m；受到150N的拉力时弹簧的长度为0.5m。则该弹簧的原长是 m。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 力和机械 课时6.2 弹力 力的测量和表示 2022年课程标准 物理素养 2.2.4 能用示意图描述力。会测量力的大小。 4.1.6 用弹簧测力计测量力。 物理观念：弹力理解：明确弹力定义，认识形变恢复产生的力。力的测量：掌握弹簧测力计等工具，量化认识力。力图表示：学会用箭头线段表示力，方向、长度代表方向和大小。 科学思维：逻辑推理：分析弹力条件与影响因素，培养逻辑与因果分析能力。抽象概括：从现象抽象普遍规律，如胡克定律，提高抽象思维。模型构建：构建弹力物理模型，增强模型构建与应用能力。 科学探究：实验设计：设计实验探究弹力与形变关系，培养设计与操作能力。数据分析：记录并分析数据，运用图表、公式，提升数据处理能力。问题解决：应对误差与异常，思考解决方案，培养批判性思维。 科学态度与责任：团队合作：促进分工合作，鼓励沟通，培养团队精神。持续学习：激发好奇心，鼓励课后探索，培养终身学习习惯。 知识点一、弹力 1．弹性和塑性 弹性是指物体在受到外力作用时发生形变，当外力撤去后，物体能够恢复到原来的形状和大小的性质。具有弹性的物体在形变时，内部的分子或原子之间的距离会发生改变，但当外力撤去后，这些分子或原子会回到原来的位置，物体因此恢复原状。例如，弹簧、橡皮筋、海绵等都具有弹性。 塑性是指物体在受到外力作用时发生形变，当外力撤去后，物体不能恢复到原来的形状和大小，而是保持新的形状和大小的性质。具有塑性的物体在形变时，内部的分子或原子之间的距离会发生改变，并且当外力撤去后，这些分子或原子不会回到原来的位置，物体因此保持新的形状。例如，橡皮泥、面团、金属等都具有塑性。 实验过程 实验现象 发生形变的弹簧在撤去外力后能够恢复原状 发生形变的橡皮泥在撤去外力后不能够恢复原状 2．弹力 弹力是指发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力。这里的“弹性形变”是指物体在受到外力作用时，形状或体积发生改变，但在撤去外力后能够恢复原状的形变。例如，当我们用手拉伸弹簧时，弹簧的长度变长，这就是弹性形变。当我们松开手，弹簧会恢复到原来的长度，在这个过程中，弹簧对我们的手施加的力就是弹力。 生活 现象 现象 分析 形变的跳板要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的蹦床要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的撑竿要恢复原状对人施加一个向上的弹力 形变的弓弦要恢复原状对箭施加一个向前的弹力 弹力 (1)发生弹性形变的物体才能产生弹力 (2)弹力方向与物体的形变方向相反 特别提醒 1．弹性限度：物体的弹性有一定的限度，超过这个限度就不能完全恢复到原来的形状，这个限度叫做弹性限度。 2．弹力产生的条件： ①两个物体要接触；②发生弹性形变。二者缺一不可。 3．弹力方向：始终与物体的形变方向（指向恢复原状的方向）相反，并且总是与接触面垂直。 3．探究微小形变 操作 在一个瓶子中盛满水，塞上橡皮塞，橡皮塞中插入一根很细的玻璃管，用手压瓶壁 如图M、N分别为两面平面镜，P为光屏，用一束光照射到平面镜M 上，经两次反射照射到光屏P上，用力压桌面 图示 实验现象 玻璃管中液面上升 光屏上的光斑向下移动 结论 手的压力使瓶子发生了形变 手对桌面的压力使桌面发生了形变 4．弹力的种类 支持力 压力 拉力 示 意 图 形 成 原 因 放在水平桌面上的物体，由于它受地球引力(受重力作用) 而压在桌面上，使桌面和物体同时发生微小形变。桌面由于发生形变而对物体产生向上的弹力，这就是桌面对物体的支持力 放在水平桌面上的物体，由于它受地球引力(受重力作用) 而压在桌面上，使桌面和物体同时发生微小形变。物体由于发生微小的形变而对桌面产生向下的弹力，这就是物体对桌面的压力 挂在电线下面的电灯，由于它受重力作用而拉紧电线，使电灯和电线都发生微小的形变。电线由于发生形变而对电灯产生向上的弹力，这就是电线对电灯的拉力，同时电灯也由于发生微小的形变而对电线产生向下的弹力，这就是电灯对电线的拉力 特别提醒 支持力、压力、拉力本质是弹力。 典例01 关于弹力的叙述中正确的是（　　） A．只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力 B．只要两个物体接触就会产生弹力 C．任何物体的弹性都有一定的限度，因而弹力不可能无限大 D．弹力的大小只与物体形变的程度有关 【答案】C 【解析】A．发生弹性形变的物体都能产生弹力，弹力的产生并不局限于弹簧、橡皮筋等物体，故A错误； B．只有发生弹性形变的物体才能产生弹力，接触的两个物体不一定发生弹性形变，故B错误； C．弹力的大小与物体本身的性质及物体的形变量有关，任何物体的弹性都有一定限度，因而弹力不可能无限大，故C正确； D．弹力的大小与物体本身的性质和物体形变的程度都有关，故D错误。 故选C。 知识点二、测量力的大小 1．弹簧测力计的原理 弹簧测力计是一种常见的测量力的工具，它利用弹簧的弹性形变来测量力的大小。当弹簧测力计受到压力时，其内部的弹簧会发生形变，从而产生弹力。弹簧测力计的工作原理基于胡克定律，即在弹性限度内，弹簧的伸长量（或压缩量）与所受的力成正比。数学表达式为 F=kΔx 其中： F 是弹簧所受的力（单位：牛顿，N）； k 是弹簧的劲度系数（单位：牛顿/米，N/m），反映了弹簧的软硬程度； Δx 是弹簧的形变量（单位：米，m），即弹簧伸长或压缩的长度。 2．测力计 （1）弹簧测力计的构造 （2）弹簧测力计的使用 测量前 ①校零：不挂重物时，将弹簧测力计的指针调到零刻度线 ②观察量程和分度值：要估计被测力的大小，选用量程合适的测力计。分度值越小，测量结果越准确，根据测量要求选择分度值合适的弹簧测力计 测量时 ①弹簧测力计的弹簧、挂钩、指针都不要与外壳有摩擦 ②要使弹簧测力计受力方向沿弹簧的轴线方向 弹簧测力计使用口诀 使用之前三观察，指针量程分度值； 力的方向沿伸长，来回拉动防卡壳； 视线要与刻度(盘)垂，示数稳定再读数。 （3）其他测力计 GMS 型锚索测力计 握力计 SKN 系列测力计 测力环 3．探究弹簧伸长与所受拉力大小关系 实验器材：弹簧、钩码、刻度尺。 弹簧原长x0 弹簧伸长后的长度x1 弹簧伸长量Δx=x1－x0 实验步骤 ① 将铁架台放置到桌面上，并将直尺和弹簧固定住，记下此时弹簧下端在塑料直尺上所处位置的示数； ② 在弹簧下端依次挂一个钩码、两个钩码、三个钩码……再分别记下此时弹簧下端在直尺上所处位置的示数。将所记录的数据填入表格中。 数据记录 弹簧受到的拉力F/N 1 2 3 4 弹簧伸长量x/cm 分析论证 实验结论 在一定限度内，弹簧所受的拉力越大，弹簧伸得就越长。 4．自制橡皮筋测力计 （1）把橡皮筋和自制托盘固定在一起，再把橡皮筋 和纸板垂直放置。 （2）橡皮筋的一头固定在纸板的最上边，在橡皮筋 的最低点标个标记，记为0。 （3）挂上一个小螺母，在橡皮筋的最低点标个标记，记为1。 （4）再依次挂上2、3个小螺母，重复上面步骤(3)。 特别提醒 1．间接测量：用可直接观察、可直接量度的量去间接表现那些不便直接观察、不便直接测量的量。力的大小是看不到，摸不着的。因为拉力越大，弹簧伸长就越长，所以可以用弹簧长度的变化来量度力的大小。 2．弹簧测力计常见的使用错误与矫正 常见的使用错误 矫正 测量力前，指针不指在零刻度线 将指针调到零刻度线 力的大小超出测量范围 选用量程合适的弹簧测力计 弹簧和测力计外壳有摩擦 使用前，来回将弹簧拉几次 拉力和弹簧的轴线不在一条直线上 将弹簧测力计中弹簧的轴线和拉力方向调到同一条直线上 指针还在晃动就读数 等指针静止下来再读数 典例02 小欢同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时，根据实验数据绘出了如图所示图象，图中L是弹簧的长度，F是弹簧受拉力的大小。请回答下列问题： （1）当弹簧受到的拉力为5N时，弹簧发生的 （选填“是”或“不是”）弹性形变； （2）当这根弹簧的长度为4cm时，此时弹簧受到的拉力为 N。 【答案】 是 4 【解析】（1）[1]在弹性限度以内，弹簧的伸长跟它受到的外力成正比，由图象可知当弹簧受到的拉力为5N时，弹簧发生了弹性形变，它产生了弹力。 （2）[2]弹簧不受外力时，由图象可知，弹簧长2cm，此时的长度就是弹簧的原长 L0=2cm 因为F=6N，弹簧的伸长量为 ΔL=5cm-2cm=3cm 弹簧每伸长1cm，受到的拉力为2N，弹簧的长度为4cm时，弹簧伸长 ΔL1=4cm-2cm=2cm 受到的拉力 F=2cm×2N/cm=4N 知识点三、力的示意图 力的示意图是一种非常重要的图形表示方法，用于直观地展示力的三要素：力的大小、方向和作用点。 1．力的三要素 力的大小表示力的强弱程度，通常用牛顿（N）作为单位。在示意图中，力的大小可以通过线段的长度来表示，线段越长，表示力越大。 力的方向表示力的作用方向。在示意图中，力的方向用箭头表示，箭头的指向即为力的方向。 力的作用点表示力作用在物体上的位置。在示意图中，力的作用点用线段的起点或终点表示。 2．力的示意图 画法 ①找到作用点； ②沿力的方向画一段带箭头的线段； ③标上力的符号或大小。 特别提醒 “三定三标法”画力的示意图 1. 三定：定作用点、定方向、定长度。 2. 三标：标箭头、标力的符号、标力的数字和单位。 典例03 请在图中画出压缩的弹簧对拇指弹力的示意图。 【答案】 【解析】因为弹簧被向左压缩，弹簧被压缩后想要恢复原状，故对手产生了向右的弹力，如图所示： 问题一：探究拉力和弹簧伸长量的关系 【典例1】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。于是小明通过实验探究力的大小相同时，弹簧伸长的长度与什么因素有关。小明利用钢制弹簧剪成长短不同的弹簧甲和乙（L甲＜L乙）、与弹簧甲、乙粗细相同的铜制弹簧丙、弹簧测力计设计了如图所示的实验。 （1）实验中通过 来反映弹簧受到拉力的大小； （2）将一根弹簧剪成长度不同的两根，这样做的目的是得到 和材质均相同的两根不同弹簧； （3）拉不同的弹簧时，实验数据如表所示： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 弹簧受到的拉力/N 0 1 2 3 4 5 6 7 甲 弹簧的长度/cm 6.0 6.6 7.2 7.8 8.4 9.0 9.7 10.8 乙 9.0 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5 14.4 15.9 丙 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 ①通过对比甲、乙两组弹簧可知，其他条件相同时，弹簧的长度越长，伸长的长度 ； ②通过对比 两组弹簧可知，其他条件相同时， （填“铜”或“钢”）弹簧更容易伸长； ③通过数据分析还可进一步得出，同一根弹簧的伸长量与拉力成 比； （4）探究结束后，小明用甲、丙两根弹簧制作成弹簧测力计，它们的外壳相同，刻度线分布情况相同。则量程较大的是 测力计，精度较高的是 测力计。（均填“甲”或“丙”）。    【答案】 弹簧伸长的长度 粗细 越长 甲丙 铜 正 丙 丙 【解析】（1）[1]在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比；实验中通过弹簧伸长的长度来反映弹簧受到拉力的大小，弹簧伸长的长度越长，弹簧受到的拉力越大。 （2）[2]实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”，保持了弹簧材料、粗细相同，长度不同。 （3）[3]由表中数据可知，乙弹簧的原长比甲弹簧的原长长，受到的拉力相同时，乙弹簧伸长的长一些，所以通过对比甲、乙两组弹簧可知，其他条件相同时，弹簧的长度越长，伸长的长度越长。 [4]要比较铜和钢哪一个更容易伸长，根据控制变量法可知，需要其它条件相同，所以应该选原长相同的甲、丙。 [5]由表中数据可知，其他条件相同时，铜制弹簧伸长的长度更长，即更容易伸长。 [6]由表中数据可知，同一根弹簧的伸长量与拉力成正比，如甲弹簧，在弹性限度内，拉力每增加1N，伸长量增加0.6cm。 （4）[7]由表中数据可知，甲弹簧受到的拉力超过5N以后，伸长量与拉力不再成正比，说明甲弹簧的测量范围是0～5N，丙弹簧受到的拉力到达7N时，伸长量与拉力仍然成正比，说明丙弹簧的测量范围更大，即利用丙制成的弹簧测力计量程更大一些。 [8]由表中数据可知，受到的拉力相同时，丙弹簧的伸长量更长，所以丙弹簧制成的测力计精度较高。 1．在探究弹簧伸长长度与各因素的关系时，运用了控制变量法，需明确要探究的因素，控制其他因素不变。 2．分析数据时，要关注弹簧伸长长度与拉力、弹簧长度、弹簧材质之间的关系，通过对比不同组数据来得出结论。 3．制作弹簧测力计时，量程大小与弹簧的弹性限度有关，精度高低与弹簧的伸长量有关，需结合实验数据及弹簧特性来判断。 【变式1-1】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，设计出一个实验方案： ①将一根弹簧剪成长度 （相同/不同）的两根，测出两根弹簧的初始长度L₁、L₂； ②图甲所示，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′； ③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，记录实验数据。 （1）该实验方案研究的是猜想 （填写序号）。实验方案中进行步骤①，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①②外，还探究步骤③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两根长度和材料相同粗细不同的弹簧进行测试，绘出如图乙所示的图像，图像中只有OA段和OB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”）； （5）将本实验中的两根弹簧并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 N。若将本实验中两根细的弹簧并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 N（提示：并联时测量的力大小等于所用的每根弹簧的力之和）。 【答案】 不同 2 材料 粗细 多次测量找普遍规律 拉力大小 A B 22.5 20 【解析】[1]实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”，保持了弹簧材料、粗细相同，原长不同。 （1）[2][3][4]保持弹簧材料、粗细相同，原长不同，改变拉力大小，对比伸长量的大小关系，这是探究弹簧伸长量与原长的关系，故是研究猜想2。 （2）[5]探究步骤③改变拉力的大小，重复实验步骤①②，的目的是多次测量找普遍规律。 [6]实验方案中“用大小相同的力拉弹簧”观察伸长量的变化，探究伸长量与拉力大小的关系。 （3）[7]由图象可知，在相同拉力作用下，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。 （4）[8]在相同拉力作用下，弹簧B的伸长量小，弹簧比较“硬”，劲度系数较大，适合制作量程较大的弹簧测力计，故选B。 （5）[9][10]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 根据合力的知识，故将本实验中的两根弹簧并联起来代替弹簧秤能够测量力的最大值应为 若将本实验中两根细的弹簧并联起来代替弹簧秤，能够测量力的最大值为 【变式1-2】小华在课外探究：弹簧的伸长量跟所受拉力的变化关系，利用如图甲所示实验装置记录了相应实验数据如下：（g＝10N/kg） 钩码质量/g 0 50 100 150 200 250 300 400 指针位置/cm 2 3 4 6 7 7.5 7.5 （1）表格中空白处应填的数据为： ； （2）根据数据分析可知弹簧的原长为 cm； （3）分析实验数据你可以得到的结论是： ； （4）小华根据表中实验数据作出了如图乙三个图像，其中正确的是图 ； （5）分析实验数据可知，若用此弹簧做成弹簧测力计，量程是 。 【答案】 5 2 在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比 2 0~2.5N 【解析】（1）[1]由表中数据可知：在50~250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而加长，且弹簧伸长的长度和受到的拉力（等于所挂钩码的重力）成正比；每增加50g弹簧伸长量就增加1cm，当钩码质量为100g时，指针位置为4cm，因此当钩码质量为150g时，指针位置为5cm。 （2）[2]根据表中数据可知，当所挂钩码为0时，弹簧的长度为2cm，因此弹簧的原长为2cm。 （3）[3]由表中数据可知：在50~250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而加长，且弹簧的伸长量与所受拉力的比值是一个定值，大小为 因此可得：在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。 （4）[4]结合表中数据读图像可知，弹簧的原长为2cm，所以横坐标应从2cm处开始，所以图1错误；当超过弹簧的弹性限度，即使再增加物体的重力，弹簧也不会再伸长，故图3错误；所以只有图2符合题意。 （5）[5]当弹簧的长度为7.5cm时，弹簧的长度不会发生改变，因此当弹簧伸长5cm时所受的拉力即是弹簧的最大测量值，为 所以量程为0~2.5N。 问题二：画力的示意图 【典例1】图中物块正水平向左滑动并压缩弹簧，请画出物块受到弹簧弹力的示意图。 【答案】 【解析】物块水平向左滑动并向左压缩弹簧，物块给弹簧一个水平向左的压力，力的作用是相互的，所以弹簧给物块一个水平向右的弹力，如图所示 1．确定弹簧的形变方向：观察弹簧的压缩方向，确定弹簧试图恢复原长的方向。 2．确定弹力的方向：弹力方向与弹簧形变方向相反，即从弹簧指向物块。 3．画出弹力的示意图：从弹簧的接触点开始，沿着弹力方向画一条箭头，箭头指向物块，表示弹力作用在物块上。 【变式2-1】用200牛的力，沿与水平地面成45°角拉小车，用力的示意图画出拉力。 【答案】 【解析】拉力的作用点在小车右边缘的中点，大小是200N，方向与水平地面成45°角，拉力的示意图如图所示： 【变式2-2】如图所示，小车重150N，在A点受到大小为30N的水平向右的拉力，试作出这个力的图示。 【答案】 【解析】拉力作用在A点，方向为水平向右，大小为30N，取标度为10N。如下图所示： 【基础强化】 1．下列属于测量长度的工具是（   ） A．弹簧测力计 B．盒尺 C．量筒 D．电子秒表 【答案】B 【解析】A．弹簧测力计用来测量力的大小，故A不符合题意； B．盒尺可以用来测量长度，故B符合题意； C．量筒用来测量液体体积，故C不符合题意； D．电子秒表是用来测量时间的长短，故D不符合题意。 故选B 。 2．按要求填空。 (1)图甲所示的弹簧测力计的量程是 N，读数是 N。 (2)如图乙所示，圆筒测力计的分度值为 N；此时，该测力计的读数是 N。 【答案】(1)0~5 2.2 (2)0.1 1.5 【解析】（1）[1][2]由图甲可知，弹簧测力计的量程为0~5N，0~1N之间有5个小格，故分度值为0.2N，读数为2.2N。 （2）[1][2]由图乙可知，圆筒测力计的0~1N之间有10个小格，故分度值为0.1N，读数为1.5N。 3．力的作用效果与其它三项不同的是（    ） A．撑杆被跳高运动员压弯 B．用力使锯条变弯曲 C．用力抛小球，使小球飞出去 D．跳水运动员用力压弯跳板 【答案】C 【解析】ABD．撑杆被跳高运动员压弯、用力使锯条变弯曲和跳水运动员用力压弯跳板都说明力可以使物体的发生形变； C．用力抛小球，使小球飞出去，说力可以改变物体的运动状态，与其他三项不同。 综上所述：可知C选项中力的作用效果与其他三项不同。 故选C。 4．如图是几位同学使用弹簧测力计的情景，哪位同学的测量方法是错误的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】使用弹簧测力计测量力的大小时，拉力方向必须与弹簧轴线方向一致，并且要避免弹簧与外壳发生摩擦，故ABD正确，不符合题意，C错误，符合题意。 故选C。 5．如图所示，把钩码挂在弹簧测力计的挂钩上，整个装置处于静止状态。下列说法中正确的是（　　） A．弹簧测力计是测量质量的工具 B．测钩码重力前，需把弹簧测力计在竖直方向调零 C．弹簧测力计的读数为3.2N D．弹簧测力计使用时必须竖直放置，不得倾斜 【答案】B 【解析】A．根据弹簧测力计的知识可知，弹簧测力计是测量力的工具，故A错误； B．弹簧测力计使用前应该在拉力的方向上调零，测量重力要竖直方向测量，所以，应该竖直调零，故B正确； C．如图，弹簧测力计的分度值是0.2N，读数为2.6N，故C错误； D．根据弹簧测力计使用规则的知识可知，弹簧测力计可以在竖直方向测量物重或拉力，也可以在其它方向测量力的大小，只需保持力的方向与弹簧测力计的轴线方向一致，故D错误。 故选B。 6．一个足球放在一块长木板上，如图所示，木板和足球均发生了弹性形变，关于它们弹力的情况，以下说法错误的是（　　） A．足球受到的支持力是木板产生的弹力 B．足球产生的弹力是由于足球的形变造成的 C．木板形变是由于木板产生弹力造成的 D．足球产生的弹力就是足球对木板的压力 【答案】C 【解析】A．对足球受力分析可知，足球受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，该支持力是木板由于发生弹性形变产生的弹力，故A正确，不符合题意； B．足球发生弹性形变，有恢复原状的趋势，所以产生弹力，即对木板的压力，故B正确，不符合题意； C．木板形变是由于受到足球对它的作用力，不是因为木板产生弹力造成的，故C错误，符合题意； D．足球产生的弹力受力物体是木板，这个弹力就是足球对木板的压力，故D正确，不符合题意。 故选C。 7．实验如图所示，取A、B两个弹簧测力计，平放在水桌面上，让它们互相钩挂在一起。该实验探究的问题是 ，其中用到弹簧测力计的原理是 。 【答案】 相互作用力的关系 在一定范围内，弹簧受到的拉力越大，它的伸长就越长 【解析】[1]AB测力计互相钩挂在一起，可以通过测力计的示数大小探究相互作用力的关系。 [2]弹簧测力计是利用在一定范围内，弹簧受到的拉力越大，它的伸长就越长工作的。 【素养提升】 8．如图，装有一定量水的容器挂在测力计的钩上，测力计固定在铁架台上。容器底部有一圆形小孔，调整孔的大小，使水流以1m/s的速度流入下方烧杯中，容器中水未流完。弹簧测力计的读数为F，烧杯的总质量为m，则F、m与时间t的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】AC．水流以1m/s的速度流入下方烧杯中，容器中的水减小量与时间成正比，因此下方烧杯中水的增加量与时间成正比，弹簧测力计的读数为F变化量与容器中的水减小量是一致的，故A正确，C错误； BD．烧杯和水的总质量量与时间是一次函数关系，烧杯质量不变，烧杯与水的总质量m起始数据不为0，图像没有过原点，故BD错误。 故选A。 9．如图所示，实验室的弹簧测力计量程太小，小亮自制大量程弹簧测力计。弹簧的自由端B在未悬挂重物时，正对着刻度5，挂上100N重物时，正对刻度30。 (1)当弹簧挂40N重物时，自由端B所对刻度应是 ； (2)若将刻度改为对应的力的数值，则刻度23应改为 N。 【答案】(1)15 (2)72 【解析】（1）弹簧的自由端B在未悬挂重物时，正对着刻度5，挂上100N重物时，正对刻度30，因为在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比，可知相邻两刻度（如刻度1和刻度2）之间的差值为 当弹簧挂40N重物时，自由端B所对刻度应是 （2）若将刻度改为对应的力的数值，则刻度23应改为 F＝(23－5)×4N＝72N 10．用一把刻度尺和一支弹簧测力计探究弹性细绳的伸长量与所受拉力的定量关系。如图甲所示，A、B分别为处于原长的一根弹性细绳的左右两端，和是固定在细绳上的两个标识。现将A端固定，用弹簧测力计将B端沿着细绳所在直线向右拉，、和B三点位置及弹簧测力计的读数如图乙、丙、丁所示。已知细绳始终处于弹性限度内。 (1)据甲图可知弹性细绳原长为 cm； (2)分析实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是 （填“均匀”或“不均匀”）伸长的：细绳的长度与所受拉力 （填“成正比”或“不成正比”）。 (3)当标识刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，位于刻度尺上 cm位置。现手持细绳两端，A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识不动，则A、B两端的速度之比为 。 【答案】(1)3.00 (2)均匀 不成正比 (3)3.50 2:1 【解析】（1）由图可知，刻度尺的分度值为1mm，由甲图可知，弹性细绳原长为3.00cm。 （2）[1][2]图乙中，弹性细绳长度为6.00cm，伸长了3.00cm，测力计的示数为1.6N，图丙中，弹性细绳长度为9.00cm，伸长了6.00cm，测力计的示数为3.2N，图丁中，弹性细绳长度为12.00cm，伸长了9.00cm，测力计的示数为4.8N，由以上实验数据可知，在弹性限度内，弹性细绳是均匀伸长的，细绳的长度与所受拉力不成正比。 （3）[1]由图甲可知，R2位于2.00cm时，R1位于1.00cm；由图乙可知，R2位于4.00cm时，R1位于2.00cm；由图丙可知，R2位于6.00cm时，R1位于3.00cm；由图丁可知，R2位于8.00cm时，R1位于4.00cm；综上可知，R1的长度是R2长度的一半，则当R2标识刚好位于刻度尺上7.00cm位置时，R1位于刻度尺上3.50cm位置。 [2]由图甲可知，R2左侧弹性细绳长度为2.00cm，右侧弹性细绳的长度为1.00cm；由图乙可知，R2左侧弹性细绳长度为4.00cm，右侧弹性细绳的长度为2.00cm；由图丙可知，R2左侧弹性细绳长度为6.00cm，右侧弹性细绳的长度为3.00cm；由图丁可知，R2左侧弹性细绳长度为8.00cm，右侧弹性细绳的长度为4.00cm；综上可知，左侧弹性细绳长度是右侧弹性细绳长度的2倍，则A端向左B端向右使它们沿绳所在直线同时匀速运动，若发现标识R2不动，由 可知，A、B两端的速度之比为2:1。 11．小华在练习使用弹簧测力计测物体重力时，她先将测力计竖直放置，反复几次轻拉挂钩后，测力计的指针位置如图甲所示。 （1） 小华同学想用如图甲所示的弹簧测力计测一块小石头的重力，但他发现此弹簧测力计的指针并未指到零刻度线，因此接下来他需要先在 （选填“水平”或“竖直”）方向将弹簧测力计调零，再用细线拴住小石头挂在弹簧测力计挂勾上，待其稳定后读得弹簧测力计示数如图乙为 ； （2）小华又想要探究弹簧测力计的原理，除了需要如图丙中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码（每个钩码重力已知）、铁架台以外，还需要的测量仪器是 。进行实验后记录数据如表，表中明显错误的数据是第 次实验； 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 拉力（钩码总重）F/N 0 1 2 3 4 5 6 弹簧伸长量△L/cm 0 0.4 0.8 1.2 1. 8 2.0 2.4 （3）由实验数据可知，弹簧测力计的原理是： ； （4）选取完全相同的两根弹簧A、B，将A弹簧左端固定在墙上，用大小为F的力拉A的右端；在B弹簧左右两端均施加大小为F的拉力，当两根弹簧都水平静止时（如图丁），此时弹簧的长度LA LB（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 竖直 2.6N 刻度尺 5 在一定范围内，弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比 等于 【解析】（1）[1]测量前首先要根据弹簧测力计的测量方式，对弹簧测力计进行调零，本次实验弹簧测力计是竖直放置测量石头的重力，因此需要先在竖直方向将弹簧测力计调零。 [2]由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为0.2N，示数为2.6N，即此时物体的重力G=2.6N。 （2）[3][4]钩码的重力已知，因此不需要测量，实验中要测量的是弹簧的伸长量，所以需要刻度尺；分析数据发现，除第5次实验数据外，其余6次弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比，因此第5次实验数据是错误的。 （3）[5]由实验数据可知，弹簧测力计的原理是：在一定范围内，弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比。 （4）[6]两弹簧都处于静止状态，均受平衡力作用，由于右端拉力相等，所以墙壁对A的拉和力和B左端受到的拉力大小相等，即两弹簧受力情况本质上是相同的，由于两弹簧完全相同，所以它们的原长相等，伸长量也相等，所以两弹簧的长度相等，即 12．竹升面是广州传统美食，其制作方法是先搓面、和面，再用竹升（大茅竹竿）压打面皮，如题图。这样压打出来的面条口感细腻，爽脆弹牙，韧劲十足。以下说法正确的是（　　） A．搓面时，面团发生弹性形变 B．用竹升把面团压打成面皮，说明力可以改变物体的形状 C．竹升产生的弹力是由面皮形变产生的 D．人对竹升的压力就是人所受的重力 【答案】B 【解析】A．揉面时，面团形状发生改变，当外力去除后，面团不能恢复原来的形状，故面团发生的是塑性形变，不是弹性形变，故A错误； B．竹升将面团压打成面皮的过程中，面团的形状发生了改变，说明力可以改变物体的形状，故B正确； C．竹升产生的弹力是由大茅竹竿形变产生的，故C错误； D．人对竹升的压力，人是施力物体，人所受的重力，地球是施力物体，人对竹升的压力不是人所受的重力，故D错误。 故选B。 【能力培优】 13．学习完八下物理第七章《力》的知识以后，小红偶然间发现自己的玩具中有几根比较大的弹簧，于是她灵机一动，将弹簧取了出来，想探究一下弹簧的伸长量与拉力的关系。 （1）小红实验装置如图所示，刻度尺单位为cm，钩码重力均为0.5N，小红进行了5次实验，并记录了五组数据，第5次实验中，弹簧的伸长量为 cm； 实验次数 1 2 3 4 5 钩码重力/N 0 0.5 1 1.5 2 弹簧受到的拉力/N 0 0.5 1 1.5 2 弹簧长度/cm 2.50 3.00 3.50 4.00 弹簧的伸长量/cm 0 0.50 1.00 1.50 （2）小红通过改变钩码个数的方式来改变弹簧所受到的拉力，弹簧受到的拉力，是因为钩码的重力和弹簧对钩码的拉力是 ，而弹簧受到钩码的拉力和弹簧对钩码的拉力是 ，他们的大小都是相等的；（选填“平衡力”或“相互作用力”） （3）请你在如图中绘制出实验数据的图像 ，小红观察了图像后得出了结论：弹簧的伸长量与所受到的拉力成 比（选填“正”或“反”）；你认为小红的结论是 的（选填“正确”或“错误”），原因是 。 【答案】 2.00 平衡力 相互作用力 正 错误 见解析 【解析】（1）[1]由表格数据知，弹簧受到的拉力每增加0.5N，弹簧的伸长量就增加0.5cm，所以第5次实验中，弹簧的伸长量 ∆l=1.50cm+0.50cm=2.00cm （2）[2]钩码静止时，受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的拉力作用，这两个力是一对平衡力。 [3]弹簧对钩码的拉力作用在钩码上，钩码对弹簧的拉力作用在弹簧上，两个力大小相等，方向相反，是相互作用力。 （3）[4]将表格中对应的数据在坐标中描出对应的点，并用线将各点连接，作图如下： [5]作出的图像是过原点的倾斜直线，所以在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。 [6][7]小红认为弹簧的伸长量与所受的拉力成正比，是错误的，因为超过弹簧的弹性限度，弹簧的伸长量与拉力不成正比。 14．轻质弹簧一端固定在墙上，另一端固定在一物块上，如图甲所示的水平面上，此时弹簧处于正常状态，弹簧与物块之间没有弹力；用力F把物块向左推至A点，弹簧被压缩，如图乙所示；撤去推力F，物块向右运动。当物块运动到图丙中B点的位置时，速度为v，弹簧被拉伸。从A到B的过程中，物块受到弹簧弹力大小 （选填“一直变小”、“一直变大”、“先变大再变小”、“先变小再变大”）。    【答案】先变小再变大 【解析】撤去推力F，物块向右运动，弹簧的形变量变小，弹力变小，当运动到甲图位置，弹簧恢复原状，弹簧没有弹力；物块靠弹力滑过位置甲；当物块运动到图丙中B点的位置时，弹簧被拉伸，弹簧的形变量变大，弹力变大，从A到B的过程中，物块受到弹簧弹力先变小再变大。 15．阅读短文，回答文后问题。 胡克定律 弹力的大小和形变的大小有关系，形变越大，弹力也越大，形变消失，弹力就随着消失。对于拉伸（或压缩）形变来说，伸长（或缩短）的长度越大，产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上，物体越重，把弹簧拉得越长，弹簧的拉力也越大。物体发生弯曲时产生的形变叫做弯曲形变。对于弯曲形变来说，弯曲得越厉害，产生的弹力就越大。例如，把弓拉得越满，箭就射得越远；把物体放在支持物上，物体越重，支持物弯曲得越厉害，支持力就越大。定量的研究各种形变中弹力和形变的关系比较复杂，我们经常遇到的是弹簧的拉伸（或压缩）形变。实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。写成公式就是F=kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。对于直杆和线的拉伸（或压缩）形变，也有上述比例关系。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。胡克定律有它的适用范围。物体形变过大，超出一定的限度，上述比例关系不再用，这时即使撤去外力，物体也不能完全恢复原状。这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变。 （1）弹簧测力计的工作原理遵从 定律； （2）使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程，是为了避免超过弹簧的 ； （3）弹簧的 在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，它与受力大小 （选填“有关”或“无关”）； （4）一根弹簧受0.5N的拉力时长12cm，受1N的拉力时长14cm（弹簧均在弹性限度内处于伸长状态），则弹簧的原长是 cm。 【答案】 胡克 弹性限度 劲度系数 无关 10 【解析】（1）[1]在弹性限度内，弹簧测力计产生的弹力与伸长量成正比，所以它的工作原理遵从胡克定律。 （2）[2]若物体形变过大，超出一定的限度，即如果超过了弹簧的弹性限度，弹簧产生的弹力与伸长量不再成正比；所以，使用弹簧测力计时，注意不能超过它的量程，是为了避免超过弹簧的弹性限度。 （3）[3][4]由题可知，弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，它是由弹簧自身的粗细、长短、材料决定的，与它受力的大小无关。 （4）[5]由题意可知，当弹簧总长度l1=12cm时，受到的拉力F1=0.5N，弹簧总长度l2=14cm时，受到的拉力F2=1N，设弹簧的原长为l，因弹性限度内，弹簧的伸长量与所受拉力成正比，故有 即 解得弹簧的原长 l=10cm 16．阅读理解： 《弹力》 物体在力的作用下发生形状或体积的改变叫做形变。在外力停止作用后，能够恢复原状的形变叫做弹性形变。发生形变的物体，由于要恢复原状。要对跟它接触的物体产生力的作用。这种作用叫弹力，即在弹性限度范围之内，物体对使物体发生形变的施力物体所产生的力叫弹力。 弹力是接触力，弹力只能存在于物体的相互接触处，但相互接触的物体之间，并不一定有弹力的作用。因为弹力的产生不仅要直接接触，还要有相互作用，且发生弹性形变。 弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间。通常所说的压力、支持力、拉力都是弹力。弹力的方向总是与物体形变的方向相反。压力或支持力的方向总是垂直于支持面而指向被压或被支持的物体。 弹簧发生弹性形变时，在弹性限度内，弹力的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比，即F=kx。其中，x为弹簧长度变化量。k：为弹簧的弹性系数，单位是牛顿每米，符号是N/m，不同的弹簧的弹性系数一般是不同的。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律。 （1）产生弹力的条件：物体发生弹性形变（物体间有相互作用）和物体间要 ； （2）某一弹簧在弹性限度内受到10N的拉力时，弹簧被拉长了0.1m，则该弹簧的弹性系数为 N/m； （3）另一弹簧在弹性限度内受到100N的拉力时，弹簧的长度为0.4m；受到150N的拉力时弹簧的长度为0.5m。则该弹簧的原长是 m。 【答案】 接触 100 0.2 【解析】（1）[1]由材料中“弹力的产生不仅要直接接触，还要有相互作用，且发生弹性形变”可知，产生弹力的条件是：物体发生弹性形变（物体间有相互作用）和物体间要接触。 （2）[2]由F=kx可得，该弹簧的弹性系数 （3）[3]设弹簧原长为l，则 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$