第1讲 力的概念及性质 弹力 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期
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普通
内容正文:
第1讲 力的概念及性质 弹力(通用版)
考情揭秘
素养点击
基本考察点
力、力的描述、弹力和弹簧测力计
1. 理解力的概念和力的作用效果;
2. 理解力的三要素,并判断两个力的作用效果是否相同;
3. 区分力的图示和力的示意图;
4. 理解弹力的产生原因,并会判断弹力的方向;
5. 掌握弹簧测力计的使用和工作原理,以及胡克定律在力学中的应用。
热点及难点
力的理解、力的相互作用性、力的图示和力的示意图、弹力的产生及方向判断、探究弹簧弹力的大小因素
题型及难度
选择题、填空题为主,涉及弹簧实验探究题
中考中地位
多以选择题、填空题和作图题的形式出现,实验题出现几率较小
题型预览
题型1:力的概念理解
题型2:施力物体和受力物体
题型3:力的作用效果
题型4:力的三要素
题型5:弹力的理解
题型6:力的示意图和力的图示
题型7:探究影响弹簧弹力大小的因素
题型8:弹力方向的判断
题型9:弹簧测力计在力的相互作用中的应用
知识点1:力
1.力的概念及理解
(1)力的定义:一个物体对另一个物体的作用。
(2)力的理解:①发生在两个不同物体之间;②力不能离开物体单独存在;③两个物体可以接触也可以不接触。
2.力的作用效果
(1)力可以改变物体的形状(力可以使物体的形状发生改变);
(2)力可以改变物体的运动状态(力可以是物体的运动状态发生改变);
知识点2:力的描述
1.力的三要素
(1)力的三要素包括:大小、方向、作用点。
(2)力的三要素理解:①力的三要素都能影响力的作用效果,要说明一个力必须指力的三要素;②两个完全相同的力,必须是两个力的三要素完全相同。
2.力的单位和大小
(1)力一般用字母F表示,力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
(2)常见力的大小
托起一个乒乓球所用的力
约为0.03N
托起两个鸡蛋所用的力
约为1N
托起一本物理课本所用的力约为3N
托起一个篮球所用的力
约为7N
一名中学生对地面的压力约为500N
蚂蚁的拉力
约为10-3N
3:力的示意图
在物理学中,为了形象、直观地表示力的三要素,通常用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的作用点,线段的长度表示力的大小,这就是物体的受力分析,这种描述力的方法运用了模型法。
项目
力的示意图
力的图示
受力分析图
步骤
(1)在受力物体上画出力的作用点;
(2)确定力的方向并沿力的方向画一条线段;
(1)选定标度(用多少毫米表示多大的力);
(2)从作用点沿力的方向画一线段(线段的起点表示力的作用点),根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加刻度;
(3)在线段的一端加箭头表示力的方向。
归纳总结
(1)三定:①定点,②定方向,③定长度,
(2)三标:①标箭头;②标力的符号;③标力的数值和单位
注意事项
(1)作用点要画在受力物体上;
(2)箭头要画在线段的末端,箭头不能漏画,不能画反;
记忆口诀
一定点(力的作用点);二画线(沿力的方向);线段末端画尖尖(表示力方向的箭头),符号大小标两边。
知识点3:弹力
1. 弹性和塑性
(1)弹性形变:物体受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性,物体的这种形变为弹性形变。例如:举橡皮筋、撑竿、直尺、弹簧等。
(2)塑性:有些物体,形变后不能自动地恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性,物体的这种形变为塑性形变。例如:橡皮泥、面团、铁丝等。
2. 弹力
(1)概念: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,这种力就是弹力。
(2)弹力的产生条件
①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉升并且发生了弹性形变。
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,如下图中的甲和乙。
(3)对弹力的理解
①弹力是一种常见的力,我们平时所说的推力拉力、压力和支持力,都属于弹力的范围。
②弹力是由于物体发生弹性形变而产生的,因此弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是与它接触使其形变的物体。例如,茶杯对桌面的压力,是茶杯发生弹性形变,茶杯是施力物体,桌面是受力物体。
③对一个弹性物体来说,在弹性限度内,物体弹性形变程度越大,其产生的弹力就越大。
(4)弹力的三要素
①大小:与物体的材料和弹性形变量大小有关在弹性限度内,物体的形变越大,产生的弹力越大。
②方向:弹力的方向与物体发生形变的方向相反且总是与接触面垂直。
(5)常见弹力的作用点和方向(举例)
①压力: 作用点在被压物体的表面,方向垂直于接触面指向被压物体。
②绳的拉力:作用点在绳与被拉物体的接触点上方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。
③支持力:作用点在支持物体与被支持物体的接触面上,方向垂直于接触面,指向被支持物体。
3. 弹簧测力计
(1)工作原理
在物理实验室中常用的弹簧测力计测量力的大小。在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,则弹簧生产长量越大。弹簧测力计就是根据弹簧的这个特性制成的。
握力计
拉力指针推力计
数显推拉力计
(2)弹簧测力计的结构
常用弹簧测力计主要由弹簧、指针、挂钩和刻度盘等组成,以下是实验室常用的两种弹簧测力计及其内部结构图。
圆筒测力计
(3)弹簧测力计的使用方法
使用前
(1)观察量程:待测力的大小应在量程之内,以免损坏测力计。
(2)明确分度值:每一小格表示多少牛。
(3)校零:要检查指针与零刻度线是否对齐.若没有,要调节至对齐. 要求每次在弹簧测力计受力方向上调零 。
(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次,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,弹簧不要靠在刻度板上(避免因摩擦而影响测量的准确程度).
(2)读数:视线垂直于刻度板,在记录数据时要带上单位。
(3)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端,严禁倒挂。
经典好题
题型1:力的概念理解
【典例1】下列关于力的说法正确的是( )
A.一个物体也会产生力的作用
B.在发生力的作用时,一定有受力物体,但不一定有施力物体
C.力是物体对物体的作用,所以彼此不直接接触的物体之间没有力的作用
D.物体间力的作用是相互的,力是成对出现的
【答案】D
【详解】AB.力是物体与物体间的相互作用,一个力同时存在施力物体与施力物体,故AB错误;
C.力是物体对物体的作用,所以彼此不直接接触的物体之间也可能有力的作用,如磁体不接触,也有力的作用,故C错误;
D.物体间力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施加力的同时,另一个物体也对一个物体施加力的作用,故力是成对出现的,故D正确。
故选D。
【变式1-1】如图所示,用手指压圆珠笔芯使它弯曲,同时手指感到疼痛。这个实验不能说明( )
A.力的作用是相互的 B.力是物体对物体的作用
C.力可以改变物体的形状 D.弹力的方向竖直向上
【答案】D
【详解】A.用手指压圆珠笔芯使它弯曲,手感觉疼痛,原因是手对圆珠笔芯施加力的作用的同时,受到圆珠笔芯的反作用力,说明物体间力的作用是相互的。故A不符合题意;
B.手对圆珠笔芯施加力的作用,手是施力物体,圆珠笔芯是受力物体,说明力是物体对物体的作用。故B不符合题意;
C.圆珠笔芯在力的作用下发生弯曲,形状发生变化,说明力可以改变物体的形状。故C不符合题意;
D.弹力的方向与物体形变的方向相反,由于不确定形变的方向,所以无法说明弹力的方向是竖直向上的,故D符合题意。
故选D。
【变式1-2】关于力的概念,下列说法中正确的是( )
A.两个物体只要相互接触,就一定有力的作用
B.两个不相互接触的物体之间也可能有力的作用
C.有力的作用就一定有施力物体,但可以没有受力物体
D.力的作用效果只与力的大小和方向有关
【答案】B
【详解】A.力是物体之间的相互作用,所以力不可能脱离物体而独立存在。相互接触的两个物体之间不一定有力的作用,如靠墙自然站立的人,虽然与墙壁接触,但没有相互挤压,所以两者之间没有力的作用,故A错误;
B.没有直接接触的物体,也可以发生力的作用,例如地球对树上苹果的作用,故B正确;
C.有力的作用,一定有施力物体,同时也有受力物体,故C错误;
D.力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关,故D错误。
故选B。
题型2:施力物体和受力物体
【典例2】诗句“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘的是儿童放飞风筝的画面。如图所示,放风筝时,手受到拉力作用,这个力的施力物体是( )
A.绳子 B.风筝 C.风 D.手
【答案】A
【详解】由题可知,放风筝时,手对绳子施加了拉力,由于力的作用是相互的,所以绳子也对手施加了拉力,因此,手受到的拉力作用的施力物体是绳子,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式2-1】如图所示,3月30日,我国使用长征二号运载火箭,以“一箭四星”的方式成功将四颗雷达卫星发射升空。火箭发射时向后喷出高温燃气,从而获得强大的推力升空,使火箭获得推力的施力物体是 ,此过程说明力可以改变物体的 ,同时说明物体间力的作用是 的。
【答案】 燃气 运动状态 相互
【详解】[1]火箭发射时,高温高压的燃气从尾部喷出,火箭获得上升的推力,火箭给燃气一个向上的力,则燃气给火箭一个向上的作用力,说明物体间的力的作用是相互的,该推力的施力物体是高温高压的燃气。
[2]火箭获得向上的推力,由静止到运动,说明力能改变物体的运动状态。
[3]火箭向后喷出燃气,对空气有向下的作用力,而获得向上的推力,说明力的作用是相互的。
【变式2-2】如图所示,人坐在小船上,用力向前推另一艘小船时,人和自己坐的小船却向后移动。由此现象不能得出的结论是( )
A.物体受力方能运动 B.力能改变物体的运动状态
C.施力物体同时也是受力物体 D.物体间力的作用是相互的
【答案】A
【详解】A.物体不受力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,即力不是维持物体运动的原因,故A错误,符合题意;
B.在用力向前推另一艘小船时,小船向前运动,则小船的运动状态改变了,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确,不符合题意;
CD.在用力向前推另一艘小船时,人对另一艘船有力的作用,而人和自己坐的小船却向后移动,说明自己的船也受到了力的作用,说明人对船有力的作用,船对人也有力的作用,故可以说明物体间的力的作用是相互的;人对船有力的作用,船对人也有力的作用,说明施力物体同时又是受力物体,故CD正确,不符合题意;
故选A。
题型3:力的作用效果
【典例3】下列现象中,表示“力能使物体的运动状态发生改变”的是( )
A.运动员将弓拉弯 B.运动员将垒球抛出
C.风将小树吹弯 D.将橡皮泥捏成不同形状
【答案】B
【详解】A.弓在运动员拉力作用下被拉弯,是其形状发生变化,故A不符合题意;
B.运动员将垒球抛出,垒球由静止变为运动,在力的作用下其运动状态发生变化,故B符合题意;
C.风将小树吹弯,是其形状发生变化,故C不符合题意;
D.把橡皮泥捏成不同造型,是其形状发生变化,故D不符合题意。
故选B。
【变式3-1】2024年跳水世界杯蒙特利尔站中国跳水“梦之队”包揽全部金牌,以9金1银2铜的成绩位列奖牌榜第一、在跳水比赛中,以下关于力的作用效果的描述,其中一个与另外三个不同的是( )
A.起跳前,跳水运动员站在跳板上,跳板被压弯
B.起跳刹那,跳板的弹力把运动员弹出
C.在空中飞行时,运动员划出一道美丽的弧线
D.入水时,水的阻力使运动员速度变小
【答案】A
【详解】A.跳水运动员站在跳板上,跳板在力的作用下被压弯,形状发生变化,说明力可以改变物体的形状;
B.起跳刹那,跳板的弹力把运动员弹出,运动员在弹力的作用下由静止变为运动,运动状态发生变化,说明力可以改变物体的运动状态;
C.在空中飞行时,运动员划出一道美丽的弧线,运动员在重力的作用下运动方向发生变化,则运动状态发生变化,说明力可以改变物体的运动状态;
D.入水时,水的阻力使运动员速度变小,运动员在阻力的作用下运动状态发生变化,说明力可以改变物体的运动状态;
由此可知,与另外三个不同的是A。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式3-2】如图所示,质量较大的甲同学、质量较小的乙两同学站在滑板上,在旱冰场上相对而立,甲用力推乙,乙向后退,这里力的作用效果是改变物体的 ;甲推乙的同时甲也后退,说明物体间力的作用是 。
【答案】 运动状态 相互的
【详解】[1]当甲用力推乙时,乙往后退,乙由静止状态变为运动状态,说明力的一个作用效果是可以使物体的运动状态发生改变。
[2]甲推乙的同时甲也后退,证明甲也受到了力的作 用,说明物体间力的作用是相互的。
题型4:力的三要素
【典例4】使薄钢条的下端固定,以不同大小关系、方向和作用点的力去推它,使其发生如图所示(a)(b)(c)(d)的形变。如果力的大小是F1=F3=F4>F2,那么,观察薄钢条发生的形变:能说明力的作用效果跟力的大小有关的是 两图;能说明力的作用效果跟力的方向有关的是 两图。
【答案】 (a)(b) (a)(c)
【详解】[1]图(a)和图(b)的实验中,力的作用点、方向相同,而力的大小(F1>F2)不同;根据控制变量的思想,两图是探究力的作用效果跟力的大小有关。
[2]图(a)和图(c)的实验中,力的作用点、大小相同,而力的方向(F1向左,F3向右)不同;根据控制变量的思想,两图是探究力的作用效果跟力的方向有关。
【变式4-1】我国科学团队研制出的一款柔性显示玻璃,厚度仅有0.03毫米,创造出的新的世界纪录,这种玻璃常应用于折叠屏手机。如图所示,手指用力压这种玻璃会使其变弯曲,说明力可以使物体发生 ;手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和 有关。
【答案】 形变 力的大小
【详解】[1]这种玻璃在力的作用下变弯曲,形状发生变化,说明力可以使物体发生形变。
[2]力的大小、方向以及作用点,都可以影响力的作用效果。手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和力的大小有关,力的大小越大,力的作用效果越明显。
【变式4-2】小梦同学做了一个实验,来验证力的三要素对力的作用效果的影响。如图所示,用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码(钩码规格相同),通过钢片受力而发生的形变来研究问题。
(1)通过甲和丙中钢片的形变程度,可以得出结论:力的作用效果与力的 有关;
(2)通过比较甲和 中钢片的形变程度,可以得出结论:力的作用效果与力的作用点有关;
(3)通过比较 和丁,可以得出结论:力的作用效果与力的方向有关;
(4)本实验中,小梦采用的研究方法叫做 法和转换法。
【答案】(1)大小
(2)乙
(3)甲
(4)控制变量
【详解】(1)甲和丙所挂钩码数量不同,位置相同,对钢片拉力方向相同,甲和丙中钢片的形变程度不同,可以得出结论:力的作用效果与力的大小有关。
(2)甲和乙中所挂钩码的位置不同,数量相同,对钢片拉力方向相同,通过比较甲和乙中钢片的形变程度,可以得出结论:力的作用效果与力的作用点有关。
(3)甲和丁中所挂钩码的个数相等,位置相同,对钢片的拉力大小相同,但方向不同,通过比较甲和丁中钢片的形变,可以得出结论:力的作用效果与力的方向有关。
(4)实验中,每次控制其它物理量不变,只通过改变一个物理量来探究影响力的作用效果的因素,采用了控制变量法。
题型5:弹力的理解
【典例5】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
【详解】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。
【变式5-1】撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑,借助撑竿的支撑腾空,在完成一系列复杂的动作后越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形,下列的说法正确的是( )
A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变是塑性形变
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是同时产生的
C.手对撑竿的作用力是由于撑竿的形变产生的
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相同
【答案】B
【详解】A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变在撤去外力后会恢复原状,也是弹性形变,故A错误;
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是一对相互作用力,是同时产生的,故B正确;
C.手对撑竿的作用力施力物体是手,是由于手的形变产生的,故C错误;
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相反,故D错误。
故选 B。
【变式5-2】如图所示是中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。人们射箭时,弓弦发生了 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生了弹力;在一定限度内,弓弦拉得越满,弹力越 (选填“大”或“小”);该图中“弓弦”对“箭”的弹力方向是 (选填“水平”或“竖直”)的。
.
【答案】 弹性 大 水平
【详解】[1]人们射箭时,弓弦具有弹性,因此发生了弹性形变而产生弹力。
[2]弹性势能的影响因素是材料和形变程度。所以在一定限度内,弓拉得越满,形变越大,弹力越大。
[3]弹力的方向与弹性形变方向相反,由图可知,弹力的方向是水平向左的,即“弓弦”对“箭”的弹力方向是水平的。
题型6:力的示意图和力的图示
【典例6】在水平地面上有一辆小车,甲用6N的力水平向右推小车,乙用9N的力向右上方与水平面成30°角拉小车。请在下图中作出这两个力的示意图。
【答案】
【详解】因为乙向右上方拉小车,甲水平向右推,因此二力作用点都可以画在物体的重心上,然后过作用点作水平向右,大小为6N的推力;作与水平面成30°角向右上方、大小为9N的拉力;如图所示:
【变式6-1】如图,物块水平向左压缩弹簧,请在O点画出弹簧对物块施加的力的示意图。
【答案】
【详解】物块水平向左压缩弹簧,根据物体间力的作用是相互的可知:物块在水平方向上受到弹簧对它向右的弹力F,如图所示:
【变式6-2】在图中画出被拉长的弹簧对手指,大小为10N的弹力示意图。
【答案】
【详解】被拉长的弹簧对手指的弹力在手指上,方向水平向左,画出弹簧对手指弹力的示意图如图所示:
题型7:探究影响弹簧弹力大小的因素
【典例7】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∆x,根据多组测量数据作出的图像如图乙所示。
(1)当在橡皮筋A上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm;当橡皮筋B的伸长量为8cm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。(均选填“A”或“B”)
【答案】(1) 12 8
(2) B A
【详解】(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,说明橡皮筋的伸长Δx与受到拉力F成正比例函数的关系,设FA=kAΔxA,FB=kBΔxB;由图知,当FA=5N,ΔxA=10cm;FB=10N,ΔxB=10cm,将上面的数据分别代入FA=kAΔxA,FB=kBΔxB,得,
因此FA=0.5N/cm×ΔxA,FB=1N/cm×ΔxB,所以,当在A橡皮筋上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量
当橡皮筋B的伸长量为8cm时,橡皮筋B受到的拉力FB=1N/cm×8cm=8N
(2)[1]测力计是根据在测量范围内,橡皮筋的伸长量与受到的拉力成正比的原理制成的,由图乙知,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。
[2]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,在橡皮筋A和橡皮筋B受到相等的拉力时,橡皮筋A的伸长量更大,所以用橡皮筋A制成的测力计测量的精确程度高。
【变式7-1】某同学在课外探究弹簧的长度与弹簧所受拉力的关系时,利用了如图所示的装置(弹簧固定端对准刻度尺上的零刻度线),记录相应的实验数据如下表:
拉力/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
弹簧长度/cm
2
3
4
5
6
8
8.7
(1)弹簧不受拉力时的长度是 cm,弹簧受到2.5N的拉力时,其长度是 cm,此时弹簧的伸长量是 cm;
(2)分析实验数据可知,在 内,弹簧的 与它所受的拉力成 比;
(3)分析表中数据可知,当拉力大于3N后,上述结论已不再成立,原因是__________(填字母);
A.钩码不够重
B.超出了弹簧的弹性限度
(4)这个实验的结论在实际生活中的应用是 。
【答案】(1) 2 7 5
(2) 弹性限度 伸长量 正
(3)B
(4)弹簧测力计
【详解】(1)[1]据表格数据可知,当弹簧不受拉力时的长度是2cm。
[2][3]分析表格数据,在来为3.5N前,弹簧的长度成规律性变化,拉力每增加0.5N,弹簧的长度增加1cm,已知拉力为2N时的长度是6cm,则当拉力为2.5N时长度为7cm,此时弹簧的伸长量是
(2)[1][2][3]任何能够发生弹性形变的物体都存在弹性限度,分析表中数据可知,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
(3)当拉力大于3N后,弹簧的长度不成规律性变化,是由于此时超过弹簧的弹性限度,故B符合题意。
(4)根据上述弹簧的长度与弹簧所受拉力的关系,制成了测量力的工具:弹簧测力计。
【变式7-2】实验小组在探究弹簧伸长量(x)与弹簧受到的拉力(F)关系的实验中,得到如图甲所示的关系图像(图线记为a)。
(1)分析图甲中数据,得到实验结论:常量(设为k),则比值k的单位是 ,这根弹簧的k为 ;
(2)把这根弹簧截去一部分,剩余部分弹簧的k是否会发生变化?实验小组的同学对此产生了兴趣并提出了各自的猜想:
A同学:因为是同一根弹簧,所以k不变。
B同学:因为弹簧变短了,所以k变小。
C同学:因为弹簧变短了,所以k变大。
为验证猜想,他们对剩余部分弹簧进行如下探究:
①把弹簧悬挂在竖直的刻度尺旁,静止时如图乙,则此时弹簧长度为 cm;
②在弹簧下端挂上钩码,某次弹簧静止时如图丙所示,每个钩码的重力为0.5N,则弹簧下端受到钩码的拉力 N,此时弹簧的伸长量 cm;
③多次改变悬挂钩码的数量,实验数据记录如下表。
弹簧受到的拉力F/N
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
弹簧的伸长量
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
④根据表中的数据,请在图甲中描点,并画出图像(对应图线记为b) ;
⑤比较图线a、b,可以判断 (选填“A”“B”或“C”)同学的猜想是正确的。
【答案】(1) N/cm 0.5N/cm
(2) 3.00 2.5 2.50 C
【详解】(1)[1][2]拉力的单位是N,弹簧的伸长量单位是cm,则比值k的单位是N/cm;这根弹簧k的大小为
(2)①[1]如图乙,刻度尺的分度值为1mm,此时弹簧长度为
11.50cm-8.50cm=3.00cm
②[2][3]如图丙所示,每个钩码的重力为,5个钩码的总重力为2.5N,则弹簧下端受到钩码的拉力为2.5N,此时弹簧的伸长量
④[4]在图甲中依次找到并标出表格中数据对应的各点,然后连接起来,如图所示:
⑤[5]图线b的k值为
大于原来图线a的k值,可以判断C同学的猜想是正确的。
题型8:弹力方向的判断
【典例8】如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定在墙上,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持自然状态时的位置,将小球向右拉至弹簧伸长到B位置已知,由静止释放小球,下列关于小球在水平方向上所受弹力的方向和大小说法正确的是( )
A.从,向左、逐渐减小 B.从,向右、逐渐增大
C.从,向右、逐渐减小 D.从,向左、逐渐增大
【答案】A
【详解】AB.小球从B运动到O的过程中,弹簧由拉长恢复原状,此时小球所受弹力方向向左,逐渐减小,故A正确,B错误;
CD.小球从O运动到A的过程中,弹簧由压缩恢复原状,此时小球所受弹力方向向右,逐渐增大,故CD错误。
故选A。
【变式8-1】一根弹簧的左端固定在墙上,如图在弹簧弹性限度内,分别用手水平拉伸弹簧和压缩弹簧,弹簧静止时,手受到的弹力分别为、、,则( )
A. B.的方向水平向右
C.和的方向相同 D.和的方向相反
【答案】B
【详解】A.在弹簧弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量越大,由图甲、乙可知,甲的伸长量较大,所以,甲的拉力较大,手受到甲的弹力也较大,即,故A不符合题意;
BCD.由图可知,甲、乙中手水平向右拉弹簧,手受到弹力水平向左;丙中手水平向左压弹簧,手受到的弹力水平向右;和的方向相同,和的方向相反,故B符合题意,CD不符合题意。
故选B。
【变式8-2】如图所示,甲、乙、丙、丁四根弹簧完全相同,甲、乙左端固定在墙上,图中所示的力F均为水平方向,大小相等,丙、丁所受的力均在一条直线上,四根弹簧在力的作用下均处于静止状态,其长度分别是L甲,L乙,L丙,L丁,下列选项正确的是( )
A.L甲< L丙 L乙>L丁 B.L甲=L丙 L乙=L丁
C.L<L丙 L乙=L丁 D.L甲=L丙 L乙>L丁
【答案】B
【详解】在弹性限度内,弹簧所受拉力或压力的大小,与弹簧形变量的大小成正比,甲、丙弹簧受到的是拉力,且两端的拉力相等,所以弹簧伸长的长度相等,有L甲=L丙;乙、丁弹簧受到的是压力,且两端的压力相等,弹簧压缩的长度相等,所以有L乙=L丁。
故选B。
题型9:弹簧测力计在力的相互作用中的应用
【典例9】如图所示,甲、乙两同学沿水平方向分别向左、右用力拉弹簧测力计,测力计静止时示数为5N,若不计弹簧测力计自身的重力,下列说法正确的是( )
A.乙对测力计的拉力是2.5N
B.测力计对甲的拉力是5N
C.甲对测力计的拉力是10N
D.在弹性限度内,弹簧的弹力大小和弹簧长度成正比
【答案】B
【详解】ABC.弹簧测力计的示数为5N,说明弹簧测力计里的弹簧受到的拉力为5N,即乙对弹簧测力计的拉力应为5N;而弹簧测力计整体要处于平衡状态,故左侧拉力也应为5N,即甲对测力计的拉力为5N,测力计对甲的拉力是5N,故B正确,AC错误;
D.在弹性限度内,弹簧伸长量与所受的拉力成正比。故D错误。
故选B。
【变式9-1】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.20N B.30N C.10N D.40N
【答案】B
【详解】物体间力的作用是相互的,甲图中用20N的力F1的力拉弹簧时,弹簧左端也受到向左的20N的拉力,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比,要使弹簧伸长3cm,则需要30N的拉力,在乙弹簧左右两端均施加水平拉力,弹簧仍伸长3cm,由于两种方法是等效的,所以加在弹簧乙上施加的力也是30N。
故选B。
【变式9-2】如图所示,在弹簧测力计的两端沿水平方向各加5N的拉力F1和F2,并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为( )
A.10N B.5N C.0N D.无法确定
【答案】B
【详解】弹簧测力计的示数的大小等于弹簧受到拉力的大小,F1为弹簧受到的拉力,故弹簧测力计的示数为5N,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
课后提升·查漏补缺
一、单选题
1.我们常用“鸡蛋碰石头”来形容对立双方的实力悬殊,鸡蛋(弱者)很容易被碰得“头破血流”,而石头(强者)却完好无损,对此现象的正确解释是( )
A.它们所受作用力大小一样,只是石头比鸡蛋硬
B.鸡蛋受到较大的力的作用,石头受到较小的力的作用
C.鸡蛋受到力的作用,而石头没有受到力的作用
D.以上说法都不对
【答案】A
【详解】当一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的。鸡蛋和石头受的力是一对相互作用力,其大小是相等的,之所以鸡蛋破是因为石头比鸡蛋硬。由力的作用是相互的可知,鸡蛋受力的同时,石头也受到鸡蛋对它的作用力,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.下列有关力的说法中,正确的是( )
A.一个物体也能产生力的作用 B.受力物体同时也一定是施力物体
C.运动状态不变的物体一定不受力 D.大小相等的两个力产生的作用效果一定相同
【答案】B
【详解】A.力是物体对物体的作用,产生力的作用时,必须同时存在两个物体,因此只有一个物体不会产生力的作用,故A错误;
B.力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的,即受力物体同时也一定是施力物体,故B正确;
C.物体受到平衡力作用时,物体的运动状态不变,所以运动状态不变的物体也可能受到力的作用,故C错误;
D.两个力大小相同,产生的作用效果不一定相同,因为影响力的作用效果的因素还有方向和作用点,故D错误。
故选B。
3.小车在100N的拉力作用下向前运动,如图所示的是该拉力的示意图。以下说法不正确的是( )
A.该示意图把拉力的三要素表示出来了
B.在同一图中,力越大,线段应该越长
C.只有力的大小、方向会影响力的作用效果
D.图中小车所受100N拉力的施力物体是绳子
【答案】C
【详解】A.由题图可知,拉力的大小为100N,方向为沿绳子向上,作用点在绳子与小车的连接处,所以,该示意图把拉力的大小、方向、作用点都表示出来了,故A正确,不符合题意;
B.在同一图中,力越大,说明在力的作用点和方向相同的情况下,力的大小越大,表示力的线段的长度越长,故B正确,不符合题意;
C.力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果,故C错误,符合题意;
D.小车与绳子之间直接接触并有力的作用,所以小车所受拉力的施力物体是绳子,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.如图所示,放在水平桌面上的茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力,那么这两个力的三要素( )
A.完全相同 B.大小相同,方向和作用点都不同
C.大小、作用点相同,方向不同 D.作用点相同,大小和方向都不同
【答案】B
【详解】杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力是一对相互作用力,其大小是相等的,方向相反,茶杯对桌面的压力的作用点在桌上,桌面对茶杯的支持力的作用点在茶杯上,故作用点不相同,所以这两个力的三要素中相同的是力的大小,不相同的是力的方向和作用点。
故选B。
5.小夏和小冬同学使用如图所示的弹簧拉力器锻炼身体,他们都恰好将弹簧拉力器拉开至两臂张开伸直。已知小夏比较高、手臂比较长,小冬比较壮、力气比较大。当他们都两臂张开伸直时,他们对弹簧拉力器的拉力大小情况是( )
A.小夏的拉力更大 B.小冬的拉力更大
C.两人的拉力一样大 D.无法判断
【答案】A
【详解】每位同学都可以将弹簧拉力器拉开至两臂张开伸直,在弹性限度内,弹簧的形变量越大,产生的弹力越大,手臂长的同学,弹簧的形变量最大,拉力最大。小夏手臂比较长,拉力更大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.将一根弹簧拉长要用的力,若在弹性限度内将这根弹簧拉长,所需的拉力为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】弹性限度内,弹簧的伸长量和所受拉力成正比。所以将一根弹簧拉长要用的力,若在弹性限度内将这根弹簧拉长,所需的拉力为20N。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
二、填空题
7.找出下列情况下的施力物体和受力物体。
(1)风吹草动,施力物体是 ,受力物体是 。
(2)小磁针被铁钉吸走,施力物体是 ,受力物体是 。
(3)手握啤酒瓶,施力物体是 ,受力物体是 。
(4)小明被石头绊倒,施力物体是 ,受力物体是 。
【答案】(1) 风 草
(2) 铁钉 小磁针
(3) 手 啤酒瓶
(4) 石头 小明
【解析】【小题1】风吹草动,草是被研究的对象,所以草是受力物体,风是施力物体。
【小题2】小磁针被铁钉吸走,受力的是小磁针,故铁钉是施力物体,小磁针是受力物体。
【小题3】手握啤酒瓶,握这个动词后面的啤酒瓶是受力物体,手是施力物体。
【小题4】石头给小明施加作用力导致小明被绊倒,石头是施力物体,小明是受力物体。
8.用球拍击打乒乓球的不同部位,乒乓球运行的轨迹各不相同,说明力的 会影响力的作用效果;在乒乓球上同一点施加不同方向的力可以打出上旋球、下旋球,说明力的 会影响力的作用效果。
【答案】 作用点 方向
【详解】[1]力的作用效果和作用点有关,不同部位击球,即作用点不同,产生的效果不一样。
[2]在乒乓球上同一点施力可以打出上旋球、下旋球,是由于球拍击打球的方向不同造成的,说明力的作用效果与力的方向有关。
9.一根弹簧在不受拉力作用时长度为5.0cm,在弹性限度内伸长的长度ΔL与所受拉力F之间的关系如图所示,当这根弹簧所受拉力F为6N时,弹簧的长度是 cm;如果在月球上这根弹簧受到2N的拉力,则弹簧伸长的长度 1.0cm(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】 8.0 =
【详解】[1]如图是表示一根弹簧在弹性限度内伸长的长度ΔL所受拉力F之间的关系,横轴表示所受的拉力,纵轴表示弹簧伸长的长度;由图像可知,当所受拉力F为6N时,弹簧伸长的长度是3.0cm,则此时弹簧的长度为L=3.0cm+5.0cm=8.0cm
[2]由图可知,弹簧受到2N的拉力时,伸长的长度为1.0cm,所以在月球上用2N的拉力拉弹簧时,伸长的长度仍等于1.0cm。
10.有甲、乙两根弹簧,弹簧的伸长量L与所受拉力F的关系如图所示。若要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用 (选填“甲”或“乙”)弹簧;当不受拉力时,乙弹簧的长度是12cm,某次把一个物体挂在乙弹簧下静止时,弹簧的长度变为18cm(仍在弹性限度内),此时乙弹簧受到的拉力为 N。
【答案】 甲 12
【详解】[1]由图像可知,当两根弹簧同时受到4N的拉力时,甲弹簧的伸长量为6cm,乙弹簧的伸长量为2cm,在施加相同拉力的情况下,弹簧的伸长量越大,表示弹簧测力计越灵敏,精确程度越高,所以要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用甲弹簧。
[2]弹簧的伸长量与其所受拉力成正比,由图可知,乙弹簧受到4N拉力时,弹簧的伸长量为2cm,即弹簧的伸长量每增加1cm,其所受拉力增大2N。当弹簧的长度由12cm变为18cm时,伸长量为
则乙弹簧所受的拉力为
三、计算题
11.下图是一轻质弹簧的长度L和弹力F大小关系的图像,已知在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)成正比,通过分析计算:
(1)弹簧的长度是8cm时,其弹力的大小;
(2)当弹簧弹力是12N时,弹簧伸长后的长度;
(3)写出用此弹簧所制作的弹簧测力计的量程。
【答案】(1)4N;(2)16cm;(3)0~20N
【详解】解:(1)根据图像可判断该弹簧的原长是10cm。图中,弹簧的长度是5cm时,弹力,此时弹簧被压缩5cm。且在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量(或收缩量)成正比,当弹簧长度是8cm时,弹簧被压缩了2cm,此时的弹力
(2)当时,弹簧的长度是15cm,则弹簧被拉长了5cm,当弹力时,弹簧的伸长量是
则此时弹簧的长度是
(3)观察图像可知当弹力是20N时,弹簧已不再是弹性形变,所以用此弹簧制作的弹簧测力计的量程为0~20N。
答:(1)弹簧的长度是8cm时,其弹力的大小为4N;
(2)当弹簧弹力是12N时,弹簧伸长后的长度为16cm;
(3)用此弹簧所制作的弹簧测力计的量程为0~20N。
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第1讲 力的概念及性质 弹力(通用版)
考情揭秘
素养点击
基本考察点
力、力的描述、弹力和弹簧测力计
1. 理解力的概念和力的作用效果;
2. 理解力的三要素,并判断两个力的作用效果是否相同;
3. 区分力的图示和力的示意图;
4. 理解弹力的产生原因,并会判断弹力的方向;
5. 掌握弹簧测力计的使用和工作原理,以及胡克定律在力学中的应用。
热点及难点
力的理解、力的相互作用性、力的图示和力的示意图、弹力的产生及方向判断、探究弹簧弹力的大小因素
题型及难度
选择题、填空题为主,涉及弹簧实验探究题
中考中地位
多以选择题、填空题和作图题的形式出现,实验题出现几率较小
题型预览
题型1:力的概念理解
题型2:施力物体和受力物体
题型3:力的作用效果
题型4:力的三要素
题型5:弹力的理解
题型6:力的示意图和力的图示
题型7:探究影响弹簧弹力大小的因素
题型8:弹力方向的判断
题型9:弹簧测力计在力的相互作用中的应用
知识点1:力
1.力的概念及理解
(1)力的定义:一个物体对另一个物体的作用。
(2)力的理解:①发生在两个不同物体之间;②力不能离开物体单独存在;③两个物体可以接触也可以不接触。
2.力的作用效果
(1)力可以改变物体的形状(力可以使物体的形状发生改变);
(2)力可以改变物体的运动状态(力可以是物体的运动状态发生改变);
知识点2:力的描述
1.力的三要素
(1)力的三要素包括:大小、方向、作用点。
(2)力的三要素理解:①力的三要素都能影响力的作用效果,要说明一个力必须指力的三要素;②两个完全相同的力,必须是两个力的三要素完全相同。
2.力的单位和大小
(1)力一般用字母F表示,力的单位是牛顿,简称牛,符号是N。
(2)常见力的大小
托起一个乒乓球所用的力
约为0.03N
托起两个鸡蛋所用的力
约为1N
托起一本物理课本所用的力约为3N
托起一个篮球所用的力
约为7N
一名中学生对地面的压力约为500N
蚂蚁的拉力
约为10-3N
3:力的示意图
在物理学中,为了形象、直观地表示力的三要素,通常用一条带箭头的线段表示力。在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在线段的起点(或终点)表示力的作用点,线段的长度表示力的大小,这就是物体的受力分析,这种描述力的方法运用了模型法。
项目
力的示意图
力的图示
受力分析图
步骤
(1)在受力物体上画出力的作用点;
(2)确定力的方向并沿力的方向画一条线段;
(1)选定标度(用多少毫米表示多大的力);
(2)从作用点沿力的方向画一线段(线段的起点表示力的作用点),根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加刻度;
(3)在线段的一端加箭头表示力的方向。
归纳总结
(1)三定:①定点,②定方向,③定长度,
(2)三标:①标箭头;②标力的符号;③标力的数值和单位
注意事项
(1)作用点要画在受力物体上;
(2)箭头要画在线段的末端,箭头不能漏画,不能画反;
记忆口诀
一定点(力的作用点);二画线(沿力的方向);线段末端画尖尖(表示力方向的箭头),符号大小标两边。
知识点3:弹力
1. 弹性和塑性
(1)弹性形变:物体受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性,物体的这种形变为弹性形变。例如:举橡皮筋、撑竿、直尺、弹簧等。
(2)塑性:有些物体,形变后不能自动地恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性,物体的这种形变为塑性形变。例如:橡皮泥、面团、铁丝等。
2. 弹力
(1)概念: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,这种力就是弹力。
(2)弹力的产生条件
①两物体相互接触;②接触处相互挤压或拉升并且发生了弹性形变。
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,如下图中的甲和乙。
(3)对弹力的理解
①弹力是一种常见的力,我们平时所说的推力拉力、压力和支持力,都属于弹力的范围。
②弹力是由于物体发生弹性形变而产生的,因此弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是与它接触使其形变的物体。例如,茶杯对桌面的压力,是茶杯发生弹性形变,茶杯是施力物体,桌面是受力物体。
③对一个弹性物体来说,在弹性限度内,物体弹性形变程度越大,其产生的弹力就越大。
(4)弹力的三要素
①大小:与物体的材料和弹性形变量大小有关在弹性限度内,物体的形变越大,产生的弹力越大。
②方向:弹力的方向与物体发生形变的方向相反且总是与接触面垂直。
(5)常见弹力的作用点和方向(举例)
①压力: 作用点在被压物体的表面,方向垂直于接触面指向被压物体。
②绳的拉力:作用点在绳与被拉物体的接触点上方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。
③支持力:作用点在支持物体与被支持物体的接触面上,方向垂直于接触面,指向被支持物体。
3. 弹簧测力计
(1)工作原理
在物理实验室中常用的弹簧测力计测量力的大小。在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,则弹簧生产长量越大。弹簧测力计就是根据弹簧的这个特性制成的。
握力计
拉力指针推力计
数显推拉力计
(2)弹簧测力计的结构
常用弹簧测力计主要由弹簧、指针、挂钩和刻度盘等组成,以下是实验室常用的两种弹簧测力计及其内部结构图。
圆筒测力计
(3)弹簧测力计的使用方法
使用前
(1)观察量程:待测力的大小应在量程之内,以免损坏测力计。
(2)明确分度值:每一小格表示多少牛。
(3)校零:要检查指针与零刻度线是否对齐.若没有,要调节至对齐. 要求每次在弹簧测力计受力方向上调零 。
(4)沿弹簧轴线方向轻轻来回拉动几次,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,弹簧不要靠在刻度板上(避免因摩擦而影响测量的准确程度).
(2)读数:视线垂直于刻度板,在记录数据时要带上单位。
(3)待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端,严禁倒挂。
经典好题
题型1:力的概念理解
【典例1】下列关于力的说法正确的是( )
A.一个物体也会产生力的作用
B.在发生力的作用时,一定有受力物体,但不一定有施力物体
C.力是物体对物体的作用,所以彼此不直接接触的物体之间没有力的作用
D.物体间力的作用是相互的,力是成对出现的
【变式1-1】如图所示,用手指压圆珠笔芯使它弯曲,同时手指感到疼痛。这个实验不能说明( )
A.力的作用是相互的 B.力是物体对物体的作用
C.力可以改变物体的形状 D.弹力的方向竖直向上
【变式1-2】关于力的概念,下列说法中正确的是( )
A.两个物体只要相互接触,就一定有力的作用
B.两个不相互接触的物体之间也可能有力的作用
C.有力的作用就一定有施力物体,但可以没有受力物体
D.力的作用效果只与力的大小和方向有关
题型2:施力物体和受力物体
【典例2】诗句“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘的是儿童放飞风筝的画面。如图所示,放风筝时,手受到拉力作用,这个力的施力物体是( )
A.绳子 B.风筝 C.风 D.手
【变式2-1】如图所示,3月30日,我国使用长征二号运载火箭,以“一箭四星”的方式成功将四颗雷达卫星发射升空。火箭发射时向后喷出高温燃气,从而获得强大的推力升空,使火箭获得推力的施力物体是 ,此过程说明力可以改变物体的 ,同时说明物体间力的作用是 的。
【变式2-2】如图所示,人坐在小船上,用力向前推另一艘小船时,人和自己坐的小船却向后移动。由此现象不能得出的结论是( )
A.物体受力方能运动 B.力能改变物体的运动状态
C.施力物体同时也是受力物体 D.物体间力的作用是相互的
题型3:力的作用效果
【典例3】下列现象中,表示“力能使物体的运动状态发生改变”的是( )
A.运动员将弓拉弯 B.运动员将垒球抛出
C.风将小树吹弯 D.将橡皮泥捏成不同形状
【变式3-1】2024年跳水世界杯蒙特利尔站中国跳水“梦之队”包揽全部金牌,以9金1银2铜的成绩位列奖牌榜第一、在跳水比赛中,以下关于力的作用效果的描述,其中一个与另外三个不同的是( )
A.起跳前,跳水运动员站在跳板上,跳板被压弯 B.起跳刹那,跳板的弹力把运动员弹出
C.在空中飞行时,运动员划出一道美丽的弧线 D.入水时,水的阻力使运动员速度变小
【变式3-2】如图所示,质量较大的甲同学、质量较小的乙两同学站在滑板上,在旱冰场上相对而立,甲用力推乙,乙向后退,这里力的作用效果是改变物体的 ;甲推乙的同时甲也后退,说明物体间力的作用是 。
题型4:力的三要素
【典例4】使薄钢条的下端固定,以不同大小关系、方向和作用点的力去推它,使其发生如图所示(a)(b)(c)(d)的形变。如果力的大小是F1=F3=F4>F2,那么,观察薄钢条发生的形变:能说明力的作用效果跟力的大小有关的是 两图;能说明力的作用效果跟力的方向有关的是 两图。
【变式4-1】我国科学团队研制出的一款柔性显示玻璃,厚度仅有0.03毫米,创造出的新的世界纪录,这种玻璃常应用于折叠屏手机。如图所示,手指用力压这种玻璃会使其变弯曲,说明力可以使物体发生 ;手指压力越大,玻璃弯曲程度就越大,说明力的作用效果和 有关。
【变式4-2】小梦同学做了一个实验,来验证力的三要素对力的作用效果的影响。如图所示,用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码(钩码规格相同),通过钢片受力而发生的形变来研究问题。
(1)通过甲和丙中钢片的形变程度,可以得出结论:力的作用效果与力的 有关;
(2)通过比较甲和 中钢片的形变程度,可以得出结论:力的作用效果与力的作用点有关;
(3)通过比较 和丁,可以得出结论:力的作用效果与力的方向有关;
(4)本实验中,小梦采用的研究方法叫做 法和转换法。
题型5:弹力的理解
【典例5】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
【变式5-1】撑竿跳高是一项运动员经过持竿助跑,借助撑竿的支撑腾空,在完成一系列复杂的动作后越过横杆的运动。如图是撑竿跳高运动员起跳上升时的情形,下列的说法正确的是( )
A.撑竿的形变是弹性形变,手的形变是塑性形变
B.手对撑竿的力和撑竿对手的力是同时产生的
C.手对撑竿的作用力是由于撑竿的形变产生的
D.撑竿对手的作用力的方向与撑竿的形变方向相同
【变式5-2】如图所示是中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。人们射箭时,弓弦发生了 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生了弹力;在一定限度内,弓弦拉得越满,弹力越 (选填“大”或“小”);该图中“弓弦”对“箭”的弹力方向是 (选填“水平”或“竖直”)的。
.
题型6:力的示意图和力的图示
【典例6】在水平地面上有一辆小车,甲用6N的力水平向右推小车,乙用9N的力向右上方与水平面成30°角拉小车。请在下图中作出这两个力的示意图。
【变式6-1】如图,物块水平向左压缩弹簧,请在O点画出弹簧对物块施加的力的示意图。
【变式6-2】在图中画出被拉长的弹簧对手指,大小为10N的弹力示意图。
题型7:探究影响弹簧弹力大小的因素
【典例7】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∆x,根据多组测量数据作出的图像如图乙所示。
(1)当在橡皮筋A上悬挂重力为6N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm;当橡皮筋B的伸长量为8cm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。(均选填“A”或“B”)
【变式7-1】某同学在课外探究弹簧的长度与弹簧所受拉力的关系时,利用了如图所示的装置(弹簧固定端对准刻度尺上的零刻度线),记录相应的实验数据如下表:
拉力/N
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
弹簧长度/cm
2
3
4
5
6
8
8.7
(1)弹簧不受拉力时的长度是 cm,弹簧受到2.5N的拉力时,其长度是 cm,此时弹簧的伸长量是 cm;
(2)分析实验数据可知,在 内,弹簧的 与它所受的拉力成 比;
(3)分析表中数据可知,当拉力大于3N后,上述结论已不再成立,原因是__________(填字母);
A.钩码不够重 B.超出了弹簧的弹性限度
(4)这个实验的结论在实际生活中的应用是 。
【变式7-2】实验小组在探究弹簧伸长量(x)与弹簧受到的拉力(F)关系的实验中,得到如图甲所示的关系图像(图线记为a)。
(1)分析图甲中数据,得到实验结论:常量(设为k),则比值k的单位是 ,这根弹簧的k为 ;
(2)把这根弹簧截去一部分,剩余部分弹簧的k是否会发生变化?实验小组的同学对此产生了兴趣并提出了各自的猜想:
A同学:因为是同一根弹簧,所以k不变。 B同学:因为弹簧变短了,所以k变小。
C同学:因为弹簧变短了,所以k变大。
为验证猜想,他们对剩余部分弹簧进行如下探究:
①把弹簧悬挂在竖直的刻度尺旁,静止时如图乙,则此时弹簧长度为 cm;
②在弹簧下端挂上钩码,某次弹簧静止时如图丙所示,每个钩码的重力为0.5N,则弹簧下端受到钩码的拉力 N,此时弹簧的伸长量 cm;
③多次改变悬挂钩码的数量,实验数据记录如下表。
弹簧受到的拉力F/N
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
弹簧的伸长量
0
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
④根据表中的数据,请在图甲中描点,并画出图像(对应图线记为b) ;
⑤比较图线a、b,可以判断 (选填“A”“B”或“C”)同学的猜想是正确的。
题型8:弹力方向的判断
【典例8】如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定在墙上,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持自然状态时的位置,将小球向右拉至弹簧伸长到B位置已知,由静止释放小球,下列关于小球在水平方向上所受弹力的方向和大小说法正确的是( )
A.从,向左、逐渐减小 B.从,向右、逐渐增大
C.从,向右、逐渐减小 D.从,向左、逐渐增大
【变式8-1】一根弹簧的左端固定在墙上,如图在弹簧弹性限度内,分别用手水平拉伸弹簧和压缩弹簧,弹簧静止时,手受到的弹力分别为、、,则( )
A. B.的方向水平向右 C.和的方向相同 D.和的方向相反
【变式8-2】如图所示,甲、乙、丙、丁四根弹簧完全相同,甲、乙左端固定在墙上,图中所示的力F均为水平方向,大小相等,丙、丁所受的力均在一条直线上,四根弹簧在力的作用下均处于静止状态,其长度分别是L甲,L乙,L丙,L丁,下列选项正确的是( )
A.L甲< L丙 L乙>L丁 B.L甲=L丙 L乙=L丁 C.L<L丙 L乙=L丁 D.L甲=L丙 L乙>L丁
题型9:弹簧测力计在力的相互作用中的应用
【典例9】如图所示,甲、乙两同学沿水平方向分别向左、右用力拉弹簧测力计,测力计静止时示数为5N,若不计弹簧测力计自身的重力,下列说法正确的是( )
A.乙对测力计的拉力是2.5N B.测力计对甲的拉力是5N
C.甲对测力计的拉力是10N D.在弹性限度内,弹簧的弹力大小和弹簧长度成正比
【变式9-1】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.20N B.30N C.10N D.40N
【变式9-2】如图所示,在弹簧测力计的两端沿水平方向各加5N的拉力F1和F2,并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数为( )
A.10N B.5N C.0N D.无法确定
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一、单选题
1.我们常用“鸡蛋碰石头”来形容对立双方的实力悬殊,鸡蛋(弱者)很容易被碰得“头破血流”,而石头(强者)却完好无损,对此现象的正确解释是( )
A.它们所受作用力大小一样,只是石头比鸡蛋硬
B.鸡蛋受到较大的力的作用,石头受到较小的力的作用
C.鸡蛋受到力的作用,而石头没有受到力的作用
D.以上说法都不对
2.下列有关力的说法中,正确的是( )
A.一个物体也能产生力的作用 B.受力物体同时也一定是施力物体
C.运动状态不变的物体一定不受力 D.大小相等的两个力产生的作用效果一定相同
3.小车在100N的拉力作用下向前运动,如图所示的是该拉力的示意图。以下说法不正确的是( )
A.该示意图把拉力的三要素表示出来了 B.在同一图中,力越大,线段应该越长
C.只有力的大小、方向会影响力的作用效果 D.图中小车所受100N拉力的施力物体是绳子
4.如图所示,放在水平桌面上的茶杯对桌面的压力和桌面对茶杯的支持力,那么这两个力的三要素( )
A.完全相同 B.大小相同,方向和作用点都不同
C.大小、作用点相同,方向不同 D.作用点相同,大小和方向都不同
5.小夏和小冬同学使用如图所示的弹簧拉力器锻炼身体,他们都恰好将弹簧拉力器拉开至两臂张开伸直。已知小夏比较高、手臂比较长,小冬比较壮、力气比较大。当他们都两臂张开伸直时,他们对弹簧拉力器的拉力大小情况是( )
A.小夏的拉力更大 B.小冬的拉力更大 C.两人的拉力一样大 D.无法判断
6.将一根弹簧拉长要用的力,若在弹性限度内将这根弹簧拉长,所需的拉力为( )
A. B. C. D.
二、填空题
7.找出下列情况下的施力物体和受力物体。
(1)风吹草动,施力物体是 ,受力物体是 。
(2)小磁针被铁钉吸走,施力物体是 ,受力物体是 。
(3)手握啤酒瓶,施力物体是 ,受力物体是 。
(4)小明被石头绊倒,施力物体是 ,受力物体是 。
8.用球拍击打乒乓球的不同部位,乒乓球运行的轨迹各不相同,说明力的 会影响力的作用效果;在乒乓球上同一点施加不同方向的力可以打出上旋球、下旋球,说明力的 会影响力的作用效果。
9.一根弹簧在不受拉力作用时长度为5.0cm,在弹性限度内伸长的长度ΔL与所受拉力F之间的关系如图所示,当这根弹簧所受拉力F为6N时,弹簧的长度是 cm;如果在月球上这根弹簧受到2N的拉力,则弹簧伸长的长度 1.0cm(选填“>”“=”或“<”)。
10.有甲、乙两根弹簧,弹簧的伸长量L与所受拉力F的关系如图所示。若要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用 (选填“甲”或“乙”)弹簧;当不受拉力时,乙弹簧的长度是12cm,某次把一个物体挂在乙弹簧下静止时,弹簧的长度变为18cm(仍在弹性限度内),此时乙弹簧受到的拉力为 N。
三、计算题
11.下图是一轻质弹簧的长度L和弹力F大小关系的图像,已知在弹簧的弹性限度内,弹簧的弹力与伸长量(或压缩量)成正比,通过分析计算:
(1)弹簧的长度是8cm时,其弹力的大小;
(2)当弹簧弹力是12N时,弹簧伸长后的长度;
(3)写出用此弹簧所制作的弹簧测力计的量程。
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