内容正文:
7.2 弹力明确目标
1. 了解生活中常见的弹力,认识和理解压力、支持力等弹力;知道弹力和弹力产生的条件;
2. 认识弹簧测力计的作用和结构,知道弹簧测力计的原理;掌握正确使用弹簧测力计的方法。
知识精讲
【问题引入】请同学来拉一下弹簧拉力器。力气大的时候可以将拉力器拉开而力气小却做不到。拉开弹簧拉力器所用的力与弹簧的伸长量有什么关系?
一、弹力
【演示实验】1.将钢尺或塑料尺一端用一只手压在桌子边缘,另一端伸出桌面,用另一只手向下压尺子,尺子变弯;松手后尺子变直。
2.两只手分别捏住橡皮筋的两端向外拉,橡皮筋变长,松手后橡皮筋恢复原状。
3.给施加一个拉力,弹簧伸长;撤去拉力,弹簧又恢复原长。
【归纳】物体受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状。物体的这种性质叫弹性。
发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。
生活中的弹力
物体的弹性有一定的限度,超过这个限度物体就不能恢复原来的形状。
特别注意:
(1)弹力是由施力物体形变产生的。
(2)产生弹力的条件:接触;物体发生弹性形变。
(3)常见的弹力:压力、支持力、拉力、推力等
(4)弹力的方向:弹力的方向与施力物体的形变方向相反,具体分以下几种情况:
①压力、支持力的方向:垂直于接触面,指向受力物体。
②绳子拉力的方向:沿绳收缩的方向。
③杆的弹力:根据物体的状态以及平衡力的方向来判断。(注:平衡力后面学)
二、弹簧测力计
【实验】请同学用大小不同的力分别拉弹簧,并观察回答:
① 弹簧为什么伸长?
② 哪一次拉弹簧的拉力大?为什么?
结论:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长量就越大。利用这个道理做成的测力计,叫作弹簧测力计。
实验室常见的几种弹簧测力计平板式弹簧测力计
圆筒式弹簧测力计
条形盒弹簧测力计
【实验】练习使用弹簧测力计
1. 一手提起弹簧测力计的拉环,一手拉弹簧测力计的挂钩,分别使指针指到1 N、3 N、5 N的位置,观察弹簧测力计弹簧的变化,感受1 N、3 N、5 N的拉力大小。
2.将文具袋悬挂在弹簧测力计的挂钩上,记录测量结果。
3.用弹簧测力计沿水平方向拖动桌面上的文具袋,记录测量结果。
总结:使用弹簧测力计需要注意的问题:
a.认清量程和分度值:加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值,否则会损坏弹簧测力计。
b.检查零刻度线:检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上,若不在,调节弹簧测力计,使指针与零刻度线重合。
c.沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次,放手后观察指针能否回到零刻度线的位置,以防弹簧卡壳。
d.拉力的方向与弹簧的轴线方向一致,以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦。
e.读数时,视线要与指针对应的刻度线垂直。
f.记录数据要带单位。读数时不需要估读。
g.待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端,严禁倒挂。
考向精析
考向一、弹力的认识
例1.(24-25八年级下·陕西西安·月考)中国跳水队被称为“梦之队”,跳水运动员在向下压跳板的过程中,跳板由于发生 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生的竖直向上的 力使运动员向上运动,该力的大小与跳板的 有关。
【答案】 弹性 弹 形变程度/弹性形变量
【解析】[1]跳水运动员向下压跳板,松手后跳板能恢复原状并将运动员弹起,这种形变是弹性形变。
[2]跳板发生弹性形变,要恢复原状,对运动员施加竖直向上的弹力。
[3]在弹性限度内,弹力大小与跳板的形变程度或弹性形变量有关,形变越大,弹力越大。
例2.(24-25八年级下·新疆阿克苏·月考)下列关于弹力的说法,正确的是( )
A.相互接触的两物体,一定产生弹力作用
B.在弹性限度内,物体的弹性形变程度越大,产生的弹力越大
C.拉力、压力、支持力、磁体对铁块的吸引力都属于弹力
D.弹力的方向与物体发生弹性形变的方向相同
【答案】B
【解析】A.相互接触的两物体,还需要发生弹性形变才会产生弹力。只接触但没有形变的话,不会有弹力,故A错误;
B.在弹性限度内,弹力的大小和弹性形变程度有关,形变越大,弹力越大,故B正确;
C.拉力、压力、支持力都是物体发生弹性形变后产生的力,比如拉绳子时绳子被拉长发生形变,对拉它的物体产生拉力,所以它们属于弹力,但磁体对铁块的吸引力是磁力,并不属于弹力,故C错误;
D.弹力的方向是恢复原状的方向和发生弹性形变的方向相反,比如压缩弹簧时,弹簧的弹力方向和压缩方向相反,故D错误。
故选B。
例3.(24-25八年级下·全国·课后作业)如下列图片所示,A、B两球之间一定有弹力作用的是(图中各接触面光滑,且A、B两球都由轻绳悬挂)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】ACD.由图可知,两个小球都相互接触,但它们之间并没有相互挤压,所以不会发生弹性形变,故不能产生弹力,故ACD不符合题意;
B.两个小球接触处相互挤压,所以这两个小球都受到了对方的力作用,从而发生弹性形变产生弹力,故B符合题意。
故选B。
考向二、弹簧测力计
例4.(24-25八年级下·湖南湘潭·期中)关于如图所示的弹簧测力计,以下说法正确的是( )
A.弹簧测力计的量程及最小分度值分别是0~5N和1N
B.弹簧测力计的弹簧伸长越长,它所受的拉力就越大
C.使用弹簧测力计只能测出竖直方向上的拉力而无法测出水平方向上的拉力
D.量程大的测力计弹簧长度一定比量程小的测力计弹簧长度长
【答案】B
【解析】A.量程是指测量的最大值,从图中看是0~5N,正确。最小分度值(即分度值)是指相邻两刻度线之间的数值差。图中每一大格是1N,分为5小格,所以每小格代表,所以最小分度值是0.2N,不是1N,故A错误;
B.在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。所以,弹簧伸长越长,说明受到的拉力越大,故B正确。
C.弹簧测力计可以测量任意方向的拉力,只要拉力方向与弹簧轴线一致即可。实际使用中,常用于水平方向测拉力,故C错误;
D.这是不一定的。弹簧长度取决于设计,如弹簧的粗细、材料、匝数等。例如:一个量程大但弹簧较粗、刚度大的测力计可能比量程小但弹簧较软的更短,故D错误。
故选 B。
例5.(22-23八年级下·广西柳州·期中)为了较准确地测一个约为12N的力,应选用弹簧测力计的规格是( )
A.量程0~15N,分度值0.2N B.量程0~10N,分度值0.1N
C.量程0~15N,分度值0.5N D.量程0~20N,分度值0.5 N
【答案】A
【解析】A.所测力的大小在测力计的量程以内,分度值相对较小,测量比较准确,故A符合题意;
B.量程太小,不能使用,故B不符合题意;CD.所测力的大小在测力计的量程以内,分度值相对较大,测量不够准确,故CD不符合题意。
故选A。
例6.(25-26八年级下·全国·随堂练习)某实验小组研究A、B两根长度相同但粗细不同的橡皮筋,并将它们制成橡皮筋测力计。将橡皮筋一端固定,另一端悬挂钩码(如图甲),记录拉力大小F与伸长量,然后画出图乙所示的图像。
(1)由图乙可知,在弹性限度内,橡皮筋的伸长量与它所受的拉力成 。当橡皮筋A的伸长量为4cm时,它受到的拉力为 N;若橡皮筋B受到的拉力为6N,其伸长量为 cm。
(2)比较由橡皮筋A、B制成的测力计,由橡皮筋 (选填“A”或“B”)制成的测力计的精确度更高。若测力计的刻度盘上相邻两条刻度线之间的距离是2mm,则用橡皮筋A制成的测力计的分度值为 N。
【答案】(1) 正比 2 6
(2) A 0.1
【解析】(1)[1]由图乙可知,在一定范围内,两根橡皮筋的伸长量与橡皮筋受到的拉力F成正比;
[2]由图乙可知,当橡皮筋A所受拉力为10N时,其伸长量为20cm,则橡皮筋A的伸长量为4cm时,其受到的拉力;
[3]由图乙可知,当橡皮筋B所受拉力为10N时,其伸长量为10cm,则橡皮筋受到的拉力为6N时,其伸长量。
(2)[1]橡皮筋测力计是根据在弹性限度内,橡皮筋的伸长量与其受到的拉力成正比的原理制成的。由图乙可知,在弹性限度内,A、B两根橡皮筋所受拉力相同时,橡皮筋A的伸长量大于橡皮筋B的伸长量,所以用橡皮筋A制成的测力计的精确度高;
[2]测力计的刻度盘上相邻两条刻度线之间的距离是2mm,橡皮筋A所受拉力为10N时,其伸长量为20cm,则其分度值为。
课堂练习
1.(24-25八年级下·贵州毕节·期中)如图所示是《天工开物》中记载的“悬弓弹棉”。将木弓用细绳吊在一根竹竿上,此时竹竿发生了 形变,产生 (选填“向上”或“向下”)的弹力,然后用木槌频频击打弓弦的露出部分,可以使板上的棉花疏松。
【答案】 弹性 向上
【解析】[1]木弓通过细绳吊在竹竿上,竹竿受到拉力作用发生形变,且这种形变在撤去拉力后能恢复原状,属于弹性形变。
[2]弹力的方向与物体形变的恢复方向一致,竹竿被向下拉而发生弹性形变,其恢复原状时会对细绳产生向上的拉力,这个拉力就是竹竿产生的弹力。
2.如图甲所示,将一个物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;如图乙所示,把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 2.2 变大
【解析】[1][2]图甲中弹簧测力计的分度值为,指针指在下方第1个小格处,因此示数为,此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体的重力为;当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力,因此,此时弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
3.(24-25八年级下·四川泸州·期中)下列现象中,没有发生弹性形变的是( )
A.被压弯的锯条 B.被压缩的弹簧 C.被挤压后的橡皮泥 D.被拉弯的竹子
【答案】C
【解析】物体受力发生形变,撤去外力后,能够恢复原状的形变叫弹性形变;物体发生形变后,撤去外力不能恢复原状的性质叫塑性形变。
ABD.被压弯的锯条、被压缩的弹簧、被拉弯的竹子松手后都会恢复原状,属于弹性形变,故ABD不符合题意;
C.橡皮泥在失去外力后会保持现有的形状,属于塑性形变,故C符合题意。
故选C。
4.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)如图所示茶杯静止在水平桌面上。下面能正确表示由于茶杯发生形变而产生的弹力的示意图是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】当茶杯静止在桌面上时,由于桌面对茶杯施加一个向上的支持力,使茶杯底部发生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,弹力的方向垂直于接触面向下,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
5.(双选)(25-26八年级上·吉林长春·月考)如图所示,一次性医用口罩由罩体、松紧和铝条组成,戴口罩时,罩体紧贴面部,松紧跨在两耳耳根后,用手指挤压铝条,使口罩上端紧贴鼻梁,然后向下拉伸口罩,覆盖鼻子嘴巴。关于该口罩,以下说法中正确的是( )
A.压弯的铝条发生的是弹性形变
B.松紧发生形变后会对耳根产生弹力的作用
C.在弹性限度内,松紧被拉得越长,产生的弹力越大
D.松紧对耳根有力的作用,耳根对松紧没有力的作用
【答案】BC
【解析】A.弹性形变是指物体在力的作用下发生形变,当外力撤去后能恢复原来形状的形变;塑性形变是指物体在力的作用下发生形变,当外力撤去后不能恢复原来形状的形变。 用手指挤压铝条,使口罩上端紧贴鼻梁,撤去外力后,铝条不能恢复到原来的形状,所以压弯的铝条发生的是塑性形变,而不是弹性形变,故A错误;
B.弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力。 当松紧跨在两耳耳根后,松紧会发生弹性形变,根据弹力的定义,发生弹性形变的松紧会对使它发生形变的物体(耳根)产生弹力的作用,所以松紧发生形变后会对耳根产生弹力的作用,故B正确;
C.在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,即拉力越大,弹簧伸长越长,同时弹簧产生的弹力也越大。 对于口罩的松紧带来说,在弹性限度内,它也遵循这样的规律,松紧被拉得越长,说明使它发生形变的力越大,那么它产生的弹力也就越大,故C正确;
D.力的作用是相互的,当一个物体对另一个物体施加力的作用时,同时也会受到另一个物体对它的反作用力。 松紧对耳根有力的作用,那么耳根也会对松紧产生一个反作用力,所以耳根对松紧也有力的作用,故D错误。
故选BC。
6.(24-25八年级下·新疆阿克苏·月考)关于弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.使用弹簧测力计前,不需要调零
B.使用弹簧测力计时,必须使其沿竖直方向
C.所测力不能超过弹簧测力计的最大测量值
D.弹簧测力计的工作原理:弹簧所受的拉力与弹簧的长度成正比
【答案】C
【解析】A.使用弹簧测力计时,要先观察量程、分度值和零刻度,若指针不在零刻度要进行调零,故A错误;
B.弹簧测力计可以测任何方向的力,故B错误;
C.所测力不能超过弹簧测力计的最大测量值,否则会损坏弹簧测力计,故C正确;
D.弹簧测力计的工作原理是:弹性限度内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比,故D错误。
故选C。
7.下列图片所示的是几名同学使用弹簧测力计的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【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,由图可知ABC正确,D错误。
故选D。
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图甲所示,右手用2N的拉力水平向右拉弹簧测力计,此时弹簧测力计的示数为;如图乙所示,左、右手各用2N的拉力向两边水平拉弹簧测力计,此时弹簧测力计的示数为。则、分别为( )
A.2N、0 B.0、2N C.2N、2N D.4N、4N
【答案】C
【解析】弹簧测力计处于平衡状态时,受到平衡力的作用,因为力的作用是相互的,所以将弹簧测力计的一端固定拉另一端,与两端同时用同样大的力拉弹簧测力计的效果相同,弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力,题图甲、乙中,弹簧测力计的挂钩上都受到了的力,所以、均为,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
9.小吴和小郑同学自制简易测力计。器材有:相同的橡皮筋数条、重为的钩码若干、回形针、木板、白纸、钉子、刻度尺等,制作的测力计如图(a)所示。
(1)测力计的原理:在一定范围内,橡皮筋所受的拉力越大,它的形变程度越 ;如图(a)中,当橡皮筋(挂上回形针时)自然下垂时指针所在位置应标记为测力计的 。
(2)在回形针下挂上钩码,橡皮筋被拉长,是因为橡皮筋受到钩码 (选填“向上”或“向下”)力的作用,该力是由 (选填“钩码”或“橡皮筋”)发生弹性形变产生的;同时钩码也会受到橡皮筋 (选填“向上”或“向下”)力的作用。
(3)小吴在回形针上同时挂6个钩码,钩码静止时在指针位置处标记3.0,用刻度尺等分刻度后标记相应数字,如图(b)所示;小郑在回形针上逐次增加一个钩码,分别记下指针静止时的位置,标记相应的刻度线和数字,如图(c)所示。对比发现两人标记的刻度线位置并不完全重合, (选填“小吴”或“小郑”)的刻度方式较准确,理由是 ;造成图(c)中刻度不均匀的主要原因可能是 。
(4)以下为小吴使用测力计测量力的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B. C.
【答案】(1) 大 零刻度
(2) 向下 钩码 向上
(3) 小郑 此刻度是实际测量的拉力大小对应的刻度 橡皮筋的伸长量与拉力不成正比
(4)C
【解析】(1)[1]根据弹簧测力计的原理,橡皮筋发生弹性形变,在一定范围内,外力越大,形变就越大。
[2]当橡皮筋(挂上回形针时)自然下垂时,此时橡皮筋受到的拉力大小等于回形针的重力大小,这是测力计的初始状态,没有其他的拉力,所以这个位置需要标记为零刻度,作为测量力的起始点。
(2)[1]橡皮筋受到的力:钩码挂在回形针上,由于钩码受到重力作用,会对橡皮筋施加一个向下的拉力。
[2]弹力是由发生弹性形变的物体产生的,钩码对橡皮筋的拉力本质上是钩码因受到重力,有向下运动的趋势,发生微小弹性形变而产生的弹力,所以该力由钩码发生弹性形变产生。
[3]根据力的作用是相互的,橡皮筋受到钩码向下的拉力,同时会对钩码施加一个向上的弹力。
(3)[1][2]根据小郑的实际测量可知,该测力计的刻度是不均匀的,故小吴利用平均法等分刻度不准确;小郑标的刻度是实际测量的拉力大小对应的刻度,比较准确。
[3]当拉橡皮筋的力在其弹性限度内,其伸长量与拉力成正比,刻度是均匀的;当拉橡皮筋的力不在弹性限度内,其伸长量与拉力不成正比,则刻度是不均匀的;所以刻度不均匀的主要原因是橡皮筋的伸长量与拉力不成正比。
(4)使用弹簧测力计时,拉力方向要与弹簧轴线方向一致,故AB正确,不符合题意;C错误,符合题意。故选C。
巩固作业
1.(24-25八年级下·广东梅州·月考)运动员用球拍击打乒乓球时,如果以球为研究对象,施力物体是 ,受力物体是 ;球撞击球桌后发生 (选填“弹性”或“塑性”)形变又被弹起,最后球落向地面是因为受到重力的作用。
【答案】 球拍 乒乓球 弹性
【解析】[1][2]力是物体对物体的作用,乒乓球和球拍之间有力的作用,以球为研究对象,球受到的力是球拍施加的,故施力物体是球拍,受力物体是乒乓球。
[3]球撞击球桌后发生弹性形变,受到弹力的作用,球又被弹起。
2.(20-21八年级下·陕西西安·期末)如图所示是跳水运动员在练习跳水时的情景,跳板发生了 形变,便产生了 力,小强用弹簧拉力器锻炼身体,刚拉开时没感到太费力,可是两手拉开的距离越 ,就感到越费力。(在弹性限度内)
【答案】 弹性 弹 大
【解析】[1][2]跳水运动员压跳板的力使跳板发生弹性形变,从而产生弹力。
[3]因为弹性限度内弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,俩手拉开的距离越大,弹簧伸长的就越长,弹簧受到的拉力越大,由于力的作用是相互的,因此弹簧对手的拉力也就越大,所以会感到越费力。
3.如图甲所示,将一个物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;如图乙所示,把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 2.2 变大
【解析】[1][2]图甲中弹簧测力计的分度值为,指针指在下方第1个小格处,因此示数为,此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体的重力为;当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力,因此,此时弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
4.(23-24八年级下·江苏盐城·月考)下列现象中,发生了弹性形变的是( )
A.已经被拉满的弓弦 B.饼干一捏变成碎片
C.粉笔掉到地上断成两截 D.橡皮泥上留下漂亮的指印
【答案】A
【解析】A.已经被拉满的弓弦松手后可以恢复原状,属于弹性形变,故A符合题意;
B.饼干捏碎后不能恢复原状,属于塑性形变,故B不符合题意;
C.粉笔摔成两截后不能恢复原状,属于塑性形变,故C不符合题意;
D.橡皮泥上留下漂亮的指印后不能恢复原状,属于塑性形变,故D不符合题意。
故选A。
5.(23-24八年级下·四川广安·期末)一个足球放在一块长木板上,如图所示。下列说法错误的是( )
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.足球对木板的压力属于弹力
D.只有木板产生弹力,足球不产生弹力
【答案】D
【解析】A.足球受到的支持力是木板发生弹性形变要恢复原状而产生的弹力,故A正确,不符合题意;
B.足球产生的弹力是由于足球发生弹性形变要恢复原状而产生的弹力,故B正确,不符合题意;
C.足球对木板的压力是由于足球发生弹性形变要恢复原状而产生的弹力,故C正确,不符合题意;
D.木板与足球相互挤压,均发生弹性形变,都产生弹力,故D错误,符合题意。
故选D。
6.(24-25八年级上·山东济宁·期末)如图为运动员撑竿跳高时的情景,下列说法正确的是( )
A.运动员能跃起,说明力能改变物体的运动状态
B.使整个撑竿发生形变的力的施力物体是地球
C.运动员撑竿时手通常握在竿的上部,这是利用力的作用效果与力的方向有关
D.起跳时,撑竿对人的作用力大于人对撑竿的作用力
【答案】A
【解析】AB.运动员撑竿跳高的起跳过程需要使撑竿底部顶住地面,人对撑竿的顶端施加力的作用,使撑竿发生弹性形变,撑竿在恢复原状的过程中产生弹力,从而对运动员施加力的作用,改变了运动员的运动状态,故A正确,B错误;
C.运动员撑竿时手通常握在竿的上部,便于对撑竿施力时可使撑竿发生最大程度的弹性形变,这是利用了力的作用效果与力的作用点有关,故C错误;
D.起跳时,撑竿对人的作用力,与人对撑竿的作用力是大小相等、方向相反,但作用在两个不同的物体上的相互作用力,故D错误。
故选A。
7.(2024·云南玉溪·一模)物理是以实验为基础的学科,实验操作的规范性非常重要。关于图中器材的使用或操作正确的是( )
A.图甲:弹簧测力计使用时必须竖直放置,不得倾斜
B.图乙:用毫米刻度尺测得物体的长度为5.63cm
C.图丙:用温度计测液体温度
D.图丁:用天平测量物体的质量时,调节天平平衡
【答案】C
【解析】A.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, 但一定要使测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的一致,故A错误;
B.如图乙所示,该刻度尺,一大格为1cm,一大格又被分成10等份,每一份为1mm,所以刻度尺的分度值为1mm,物体左端对准2.00cm,右端对应的刻度为5.63cm,所以被测物体的长度是
L=5.63cm-2.00cm=3.63cm
故B错误;
C.在使用温度计测量液体温度时,温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁,故C正确;
D.称量时,若左盘下沉,应增加砝码或移动游码,不能再调节平衡螺母,故D错误。
故选C。
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)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F-x关系图像(图线记为a)。
(1)分析图甲中数据,得到实验结论:,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,则此时弹簧的长度为 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F= N,此时弹簧的伸长量x= 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x/cm
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F-x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
【解析】(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;这根弹簧的。
(2)[1]由图乙可知,此时弹簧的长度为。
[2][3]由图丙可知,每个钩码的重力为0.5N,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]在图甲中依次找到并标出表格中数据对应的各点,然后连接起来即可,如图所示:
[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。
(3)分析数据可知,每次测量的重力与质量之比为定值,重力与质量关系的图线为过原点的直线,说明物体受到的重力与其质量成正比。故可以得到的结论是:物体受到的重力与质量成正比。
(4)由图像可知,当物体质量为零时,弹簧测力计的示数不为零,故实验过程可能存在的问题是弹簧测力计使用前未调零。
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7.2 弹力明确目标
1. 了解生活中常见的弹力,认识和理解压力、支持力等弹力;知道弹力和弹力产生的条件;
2. 认识弹簧测力计的作用和结构,知道弹簧测力计的原理;掌握正确使用弹簧测力计的方法。
知识精讲
【问题引入】请同学来拉一下弹簧拉力器。力气大的时候可以将拉力器拉开而力气小却做不到。拉开弹簧拉力器所用的力与弹簧的伸长量有什么关系?
一、弹力
【演示实验】1.将钢尺或塑料尺一端用一只手压在桌子边缘,另一端伸出桌面,用另一只手向下压尺子,尺子变弯;松手后尺子变直。
2.两只手分别捏住橡皮筋的两端向外拉,橡皮筋变长,松手后橡皮筋恢复原状。
3.给施加一个拉力,弹簧伸长;撤去拉力,弹簧又恢复原长。
【归纳】物体受力时会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状。物体的这种性质叫弹性。
发生形变的物体,要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力。
生活中的弹力
物体的弹性有一定的限度,超过这个限度物体就不能恢复原来的形状。
特别注意:
(1)弹力是由施力物体形变产生的。
(2)产生弹力的条件:接触;物体发生弹性形变。
(3)常见的弹力:压力、支持力、拉力、推力等
(4)弹力的方向:弹力的方向与施力物体的形变方向相反,具体分以下几种情况:
①压力、支持力的方向:垂直于接触面,指向受力物体。
②绳子拉力的方向:沿绳收缩的方向。
③杆的弹力:根据物体的状态以及平衡力的方向来判断。(注:平衡力后面学)
二、弹簧测力计
【实验】请同学用大小不同的力分别拉弹簧,并观察回答:
① 弹簧为什么伸长?
② 哪一次拉弹簧的拉力大?为什么?
结论:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长量就越大。利用这个道理做成的测力计,叫作弹簧测力计。
实验室常见的几种弹簧测力计平板式弹簧测力计
圆筒式弹簧测力计
条形盒弹簧测力计
【实验】练习使用弹簧测力计
1. 一手提起弹簧测力计的拉环,一手拉弹簧测力计的挂钩,分别使指针指到1 N、3 N、5 N的位置,观察弹簧测力计弹簧的变化,感受1 N、3 N、5 N的拉力大小。
2.将文具袋悬挂在弹簧测力计的挂钩上,记录测量结果。
3.用弹簧测力计沿水平方向拖动桌面上的文具袋,记录测量结果。
总结:使用弹簧测力计需要注意的问题:
a.认清量程和分度值:加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值,否则会损坏弹簧测力计。
b.检查零刻度线:检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上,若不在,调节弹簧测力计,使指针与零刻度线重合。
c.沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次,放手后观察指针能否回到零刻度线的位置,以防弹簧卡壳。
d.拉力的方向与弹簧的轴线方向一致,以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦。
e.读数时,视线要与指针对应的刻度线垂直。
f.记录数据要带单位。读数时不需要估读。
g.待测的力(物体)一定要在弹簧测力计的挂钩一端,严禁倒挂。
考向精析
考向一、弹力的认识
例1.(24-25八年级下·陕西西安·月考)中国跳水队被称为“梦之队”,跳水运动员在向下压跳板的过程中,跳板由于发生 (选填“弹性”或“塑性”)形变,产生的竖直向上的 力使运动员向上运动,该力的大小与跳板的 有关。
例2.(24-25八年级下·新疆阿克苏·月考)下列关于弹力的说法,正确的是( )
A.相互接触的两物体,一定产生弹力作用
B.在弹性限度内,物体的弹性形变程度越大,产生的弹力越大
C.拉力、压力、支持力、磁体对铁块的吸引力都属于弹力
D.弹力的方向与物体发生弹性形变的方向相同
例3.(24-25八年级下·全国·课后作业)如下列图片所示,A、B两球之间一定有弹力作用的是(图中各接触面光滑,且A、B两球都由轻绳悬挂)( )
A. B. C. D.
考向二、弹簧测力计
例4.(24-25八年级下·湖南湘潭·期中)关于如图所示的弹簧测力计,以下说法正确的是( )
A.弹簧测力计的量程及最小分度值分别是0~5N和1N
B.弹簧测力计的弹簧伸长越长,它所受的拉力就越大
C.使用弹簧测力计只能测出竖直方向上的拉力而无法测出水平方向上的拉力
D.量程大的测力计弹簧长度一定比量程小的测力计弹簧长度长
例5.(22-23八年级下·广西柳州·期中)为了较准确地测一个约为12N的力,应选用弹簧测力计的规格是( )
A.量程0~15N,分度值0.2N B.量程0~10N,分度值0.1N
C.量程0~15N,分度值0.5N D.量程0~20N,分度值0.5 N
例6.(25-26八年级下·全国·随堂练习)某实验小组研究A、B两根长度相同但粗细不同的橡皮筋,并将它们制成橡皮筋测力计。将橡皮筋一端固定,另一端悬挂钩码(如图甲),记录拉力大小F与伸长量,然后画出图乙所示的图像。
(1)由图乙可知,在弹性限度内,橡皮筋的伸长量与它所受的拉力成 。当橡皮筋A的伸长量为4cm时,它受到的拉力为 N;若橡皮筋B受到的拉力为6N,其伸长量为 cm。
(2)比较由橡皮筋A、B制成的测力计,由橡皮筋 (选填“A”或“B”)制成的测力计的精确度更高。若测力计的刻度盘上相邻两条刻度线之间的距离是2mm,则用橡皮筋A制成的测力计的分度值为 N。
课堂练习
1.(24-25八年级下·贵州毕节·期中)如图所示是《天工开物》中记载的“悬弓弹棉”。将木弓用细绳吊在一根竹竿上,此时竹竿发生了 形变,产生 (选填“向上”或“向下”)的弹力,然后用木槌频频击打弓弦的露出部分,可以使板上的棉花疏松。
2.如图甲所示,将一个物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;如图乙所示,把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
3.(24-25八年级下·四川泸州·期中)下列现象中,没有发生弹性形变的是( )
A.被压弯的锯条 B.被压缩的弹簧 C.被挤压后的橡皮泥 D.被拉弯的竹子
4.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)如图所示茶杯静止在水平桌面上。下面能正确表示由于茶杯发生形变而产生的弹力的示意图是( )
A. B. C. D.
5.(双选)(25-26八年级上·吉林长春·月考)如图所示,一次性医用口罩由罩体、松紧和铝条组成,戴口罩时,罩体紧贴面部,松紧跨在两耳耳根后,用手指挤压铝条,使口罩上端紧贴鼻梁,然后向下拉伸口罩,覆盖鼻子嘴巴。关于该口罩,以下说法中正确的是( )
A.压弯的铝条发生的是弹性形变
B.松紧发生形变后会对耳根产生弹力的作用
C.在弹性限度内,松紧被拉得越长,产生的弹力越大
D.松紧对耳根有力的作用,耳根对松紧没有力的作用
6.(24-25八年级下·新疆阿克苏·月考)关于弹簧测力计,下列说法正确的是( )
A.使用弹簧测力计前,不需要调零
B.使用弹簧测力计时,必须使其沿竖直方向
C.所测力不能超过弹簧测力计的最大测量值
D.弹簧测力计的工作原理:弹簧所受的拉力与弹簧的长度成正比
7.下列图片所示的是几名同学使用弹簧测力计的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B. C. D.
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)如图甲所示,右手用2N的拉力水平向右拉弹簧测力计,此时弹簧测力计的示数为;如图乙所示,左、右手各用2N的拉力向两边水平拉弹簧测力计,此时弹簧测力计的示数为。则、分别为( )
A.2N、0 B.0、2N C.2N、2N D.4N、4N
9.小吴和小郑同学自制简易测力计。器材有:相同的橡皮筋数条、重为的钩码若干、回形针、木板、白纸、钉子、刻度尺等,制作的测力计如图(a)所示。
(1)测力计的原理:在一定范围内,橡皮筋所受的拉力越大,它的形变程度越 ;如图(a)中,当橡皮筋(挂上回形针时)自然下垂时指针所在位置应标记为测力计的 。
(2)在回形针下挂上钩码,橡皮筋被拉长,是因为橡皮筋受到钩码 (选填“向上”或“向下”)力的作用,该力是由 (选填“钩码”或“橡皮筋”)发生弹性形变产生的;同时钩码也会受到橡皮筋 (选填“向上”或“向下”)力的作用。
(3)小吴在回形针上同时挂6个钩码,钩码静止时在指针位置处标记3.0,用刻度尺等分刻度后标记相应数字,如图(b)所示;小郑在回形针上逐次增加一个钩码,分别记下指针静止时的位置,标记相应的刻度线和数字,如图(c)所示。对比发现两人标记的刻度线位置并不完全重合, (选填“小吴”或“小郑”)的刻度方式较准确,理由是 ;造成图(c)中刻度不均匀的主要原因可能是 。
(4)以下为小吴使用测力计测量力的情景,其中测量方法错误的是( )
A. B. C.
巩固作业
1.(24-25八年级下·广东梅州·月考)运动员用球拍击打乒乓球时,如果以球为研究对象,施力物体是 ,受力物体是 ;球撞击球桌后发生 (选填“弹性”或“塑性”)形变又被弹起,最后球落向地面是因为受到重力的作用。
2.(20-21八年级下·陕西西安·期末)如图所示是跳水运动员在练习跳水时的情景,跳板发生了 形变,便产生了 力,小强用弹簧拉力器锻炼身体,刚拉开时没感到太费力,可是两手拉开的距离越 ,就感到越费力。(在弹性限度内)
3.如图甲所示,将一个物体竖直悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物体静止时弹簧测力计的示数为 N;如图乙所示,把弹簧测力计倒过来,将此物体竖直挂在弹簧测力计的拉环上,物体静止时弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
4.(23-24八年级下·江苏盐城·月考)下列现象中,发生了弹性形变的是( )
A.已经被拉满的弓弦 B.饼干一捏变成碎片
C.粉笔掉到地上断成两截 D.橡皮泥上留下漂亮的指印
5.(23-24八年级下·四川广安·期末)一个足球放在一块长木板上,如图所示。下列说法错误的是( )
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.足球对木板的压力属于弹力
D.只有木板产生弹力,足球不产生弹力
6.(24-25八年级上·山东济宁·期末)如图为运动员撑竿跳高时的情景,下列说法正确的是( )
A.运动员能跃起,说明力能改变物体的运动状态
B.使整个撑竿发生形变的力的施力物体是地球
C.运动员撑竿时手通常握在竿的上部,这是利用力的作用效果与力的方向有关
D.起跳时,撑竿对人的作用力大于人对撑竿的作用力
7.(2024·云南玉溪·一模)物理是以实验为基础的学科,实验操作的规范性非常重要。关于图中器材的使用或操作正确的是( )
A.图甲:弹簧测力计使用时必须竖直放置,不得倾斜
B.图乙:用毫米刻度尺测得物体的长度为5.63cm
C.图丙:用温度计测液体温度
D.图丁:用天平测量物体的质量时,调节天平平衡
8.(24-25八年级下·全国·课后作业)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F-x关系图像(图线记为a)。
(1)分析图甲中数据,得到实验结论:,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,则此时弹簧的长度为 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F= N,此时弹簧的伸长量x= 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x/cm
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F-x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。
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