6.2 弹力 力的测量和表示(举一反三讲义)物理新教材沪粤版八年级下册
2026-02-02
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 6.2 弹力 力的测量和表示 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 弹力 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 9.53 MB |
| 发布时间 | 2026-02-02 |
| 更新时间 | 2026-02-02 |
| 作者 | 物理怪老师课堂 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-02-02 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56283233.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
6.2 弹力 力的测量和表示
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点1:弹力 2
知识点2:测量力的大小 6
知识点3:力的示意图 11
【方法技巧】 13
方法技巧1 弹力方向判断“反向法” 13
方法技巧2 弹簧测力计读数“三步法” 13
方法技巧3 力的示意图作图“规范四步法” 13
方法技巧4 控制变量法分析力的三要素“不变+变” 13
【巩固训练】 14
【基础题】 14
【提升题】 17
【易混易错题】 21
【真题链接】 25
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
知道弹性、塑性的概念,理解弹力的产生条件和方向特点,能识别生活中的弹力现象
物理观念:建立弹力的基本认知,区分弹性与塑性的差异
2
认识弹簧测力计的结构和工作原理,掌握其正确使用方法(调零、量程选择、方向一致等),能规范测量力的大小
科学探究:学会使用测量工具,培养实验操作和数据读取能力
3
理解力的示意图的定义和作用,掌握其作图规范,能根据要求画出力的示意图(含大小、方向、作用点)
科学思维:通过图形表征力的三要素,提升具象化表达能力
4
能结合力的三要素,分析实验现象中力的作用效果与大小、方向、作用点的关系
科学探究:运用控制变量法分析实验,建立因果逻辑关联
重点:
1.弹力的产生条件(弹性形变+相互接触)和方向规律(与形变外力方向相反)
2.弹簧测力计的工作原理(在弹性限度内,弹簧伸长量与拉力成正比)和使用规范
3.力的示意图的作图步骤(定点、画线、标箭头、注大小)
难点:
1.弹力方向的判断(结合形变方向反向推导)
2.弹簧测力计使用中“弹簧伸长方向与受力方向一致”的实操理解
3.复杂场景下力的示意图绘制(如带角度的力、指定作用点的力)
4.区分“弹性形变”与“塑性形变”,明确弹力产生的前提是弹性形变
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1: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1】(基础题)下列关于弹性、塑性和弹力的说法中,正确的是( )
A. 橡皮泥发生形变后能恢复原状,具有弹性
B. 弹簧发生塑性形变时会产生弹力
C. 物体间产生弹力的前提是相互接触且发生弹性形变
D. 弹力的方向与物体形变的方向相同
【解析】A错误:橡皮泥形变后不能恢复原状,具有塑性;
B错误:弹力产生的前提是弹性形变,塑性形变不会产生弹力;
C正确:弹力产生需两个条件——相互接触、发生弹性形变;
D错误:弹力方向与使物体形变的外力方向相反,与形变方向相反。
答案:C
【变式1】(易混题)下列现象中,产生的力属于弹力的是( )
A. 磁铁对铁钉的吸引力
B. 地球对苹果的重力
C. 推土机对泥土的推力
D. 太阳对地球的引力
答案:C(解析:A、B、D均为非接触力,不是弹性形变产生;推土机推泥土时,推土机发生弹性形变,产生的推力属于弹力)
【变式2】(应用题)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
A. 放在水平桌面上的物体,受到的支持力方向竖直向下
B. 用绳子拉物体,绳子对物体的拉力方向沿绳子指向物体
C. 用手压墙壁,手对墙壁的压力方向垂直墙壁向外
D. 跳水运动员踩跳板时,跳板对运动员的弹力方向竖直向上
答案:D(解析:A支持力方向竖直向上;B拉力方向沿绳子背离物体;C压力方向垂直墙壁向里)
【变式3】(拓展题)下列物体中,具有弹性的是( )
A. 被捏扁的橡皮泥
B. 被压弯的钢锯条
C. 被压成饼的面团
D. 被剪断的橡皮筋
答案:B(解析:A、C具有塑性,D剪断后无法恢复形变,B压弯后能恢复原状,具有弹性)
知识点2: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2】(中档题)关于弹簧测力计的使用,下列说法正确的是( )
A. 测量前无需调零,直接测量即可
B. 测量时,弹簧伸长方向与受力方向可以不一致
C. 被测力的大小可以超过弹簧测力计的量程
D. 读数时,视线应与刻度板垂直
【解析】A错误:测量前必须调零,否则测量结果不准确;
B错误:弹簧伸长方向与受力方向需一致,避免摩擦影响读数;
C错误:被测力超过量程会损坏弹簧,导致测力计失效;
D正确:视线与刻度板垂直是读数的规范要求,可减小误差。
答案:D
【变式1】(基础题)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
【变式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。
【变式3】(应用题)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
知识点3: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4】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
【变式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】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:
【方法技巧】
方法技巧1 弹力方向判断“反向法”
确定使物体发生弹性形变的外力方向(如手压桌面,外力方向竖直向下);
弹力方向与该外力方向相反(桌面对物体的支持力竖直向上);
关键:找准“施力物体的形变方向”,弹力方向与形变方向相反(如弹簧被拉长,形变方向沿拉力方向,弹簧对手的弹力方向与拉力方向相反)。
方法技巧2 弹簧测力计读数“三步法”
看量程:确认被测力在量程内,避免超量程损坏仪器;
看分度值:明确每一小格代表的力的大小,确定读数精度;
读数值:视线与指针垂直,读取指针所对刻度,若有初始偏差,需修正(实际力=读数-初始偏差)。
方法技巧3 力的示意图作图“规范四步法”
定对象:明确受力物体,作用点画在受力物体上;
定方向:沿力的实际方向画线段,带角度的力需画辅助线(虚线)标注角度;
定长度:同一幅图中,力的大小与线段长度成正比;
标细节:箭头画在末端,旁标力的符号、大小和单位。
方法技巧4 控制变量法分析力的三要素“不变+变”
分析问题:明确探究的是哪个要素对作用效果的影响;
确定变量:只改变该要素,保持另外两个要素不变;
对比现象:观察两次实验中作用效果的差异,得出结论。
【巩固训练】
【基础题】
1.(25-26八年级下·全国·课后作业)我国传统节日有悬挂灯笼的习俗。请在下图中画出灯笼所受大小为2N的拉力F的示意图 。(图中作用点已给出)
【答案】
【解析】灯笼所受拉力的大小、方向沿绳子向上、作用点可以画在灯笼与绳子接触处,从作用点沿绳子向上的方向画一条带箭头线段,在箭头附近标上,如图所示:
2.(2025·安徽·二模)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。中国航天事业的发展体现了我国综合科技实力的提升。在空间站里用弹簧测力计测量物体的重力时,弹簧测力计 (选填“有”或“没有”)示数。
【答案】没有
【解析】在空间站里,物体处于失重状态。弹簧测力计测量重力的原理是利用物体的重力使弹簧发生形变,而失重状态下物体的重力效应消失,弹簧不会因重力而形变,因此弹簧测力计没有示数。
3.(24-25八年级下·安徽马鞍山·月考)桌子放在海绵上,桌子受到的支持力是由于 (选填“桌子”、“海绵”或“两者同时”)发生形变而产生的。
【答案】海绵
【解析】支持力是由施力物体发生形变产生的,桌子受到的支持力,施力物体是海绵,因此是海绵发生形变而产生的。
4.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·期中)导盲犬视力残障人士的眼睛,如图所示为一导盲犬引导盲人前行,请画出项圈对狗绳拉力F的示意图(作用点在O点)。
【答案】
【解析】【小题1】沿着狗绳的方向,从 O 点开始,画一条带箭头的线段,箭头的方向指向项圈,以表示拉力的方向。如图所示:
5.(24-25八年级下·四川成都·期中)观察如图所示的弹簧测力计,该测力计的量程是 N, 指针所指的示数是 。
【答案】 0~5 2.8N
【解析】弹簧测力计的量程是指其能够测量的最大范围。如图所示的弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.2N,指针所指的示数是2.8N。
6.(24-25八年级下·江西上饶·期末)小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧 (选填“A”或“B”),其最大测量值是 N。
【答案】 B 15
【解析】[1]弹簧测力计的制作原理是:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。这意味着,拉力越大,弹簧的伸长量也越大。因此,要制作量程较大的弹簧测力计,需要选择伸长量随拉力增大而增大得较慢的弹簧,这样可以在较大的拉力范围内保持弹簧的弹性。从图象中可以看出,当拉力相同时,B弹簧的伸长量比A弹簧小,即B弹簧的伸长量随拉力的增大而增大得较慢,且B在弹性限度内能承受的最大拉力比A的大。因此,应选B弹簧来制作量程较大的弹簧测力计。
[2]从图象中可以看出,当拉力为15N时,B弹簧的伸长量达到了一个较大的值,这表示B弹簧的弹性限度为15N,因此最大测量值也是15N。
【提升题】
7.(24-25八年级下·全国·课后作业)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。
8.(24-25八年级下·江西萍乡·期末)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。
9.(25-26八年级下·安徽·课后作业)关于弹力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的物体间一定产生弹力
B.只有物体发生弹性形变才能产生弹力
C.弹簧测力计中,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量一定成正比
D.放在桌面上的书本受到向上的弹力,是由于书本发生弹性形变而产生的
【答案】B
【解析】A.相互接触的物体如果没有因相互挤压而发生弹性形变,物体间不存在弹力作用,故A错误;
B.根据弹力的定义可知,物体发生弹性形变时产生的力叫作弹力,故B正确;
C.弹簧测力计是根据在弹性限度内,弹簧受到的拉力和伸长量成正比的原理制成的,若超出弹性限度,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量不一定成正比,故C错误;
D.放在桌面上的书本受到向上的弹力,是桌面作用于书本,因此是由于桌面发生弹性形变而产生的,故D错误。
故选B。
10.(24-25八年级下·山西长治·期末)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,弹簧伸长的长度不同。对于哪些因素会影响弹簧的伸长量,小明有三种猜想:
猜想1:弹簧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。
小明为了探究自己的猜想,设计出如下实验方案:
①将一根弹簧剪成长度不同的两根,测出两弹簧的初始长度。
②如图所示,固定弹簧的一端,用大小相同的力拉弹簧,测量出两根弹簧对应的伸长量。
③改变拉力的大小,重复实验步骤①②,记录实验数据。
(1)该实验方案探究的是猜想 (填写序号)。
(2)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 。
(3)此探究实验能得出的初步结论是 。
(4)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,由此可制成弹簧测力计,请写出其工作原理 。
【答案】(1)2
(2)得到材料、粗细均相同的两根弹簧
(3)见解析
(4) 拉力大小 见解析
【解析】(1)保持弹簧材料、粗细相同,原长不同,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)实验方案中将“一根弹簧剪成长度不同的两根”,这样做的目的是为了得到材料、粗细均相同的两根弹簧;
(3)两弹簧的初始长度,固定弹簧的一端,用大小相同的力拉弹簧,测量出两根弹簧对应的伸长量,此探究实验能得出的初步结论是:在弹性限度内,弹簧的原长越长,用相同的力拉动时,弹簧的伸长量越长。
(4)[1]根据控制变量法,用大小相同的力拉弹簧,可知弹簧的伸长量还与拉力大小有关。
[2]弹簧测力计的原理是:在弹簧的弹性限度以内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。
11.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)如图甲、乙所示的是不同的测力计,现要测量一个大小约为3N的拉力,选用图 所示的测力计测量更合适;小明同学又从实验室借来一个弹簧测力计(如图丙所示),直接用该弹簧测力计测量铁块的重力,示数如图丁所示;测完后小明发现操作过程中存在 的问题,调整好后重新用该弹簧测力计测量铁块的重力,测得的铁块的重力应为 N。
【答案】 甲 弹簧测力计使用前没有调零 1.8
【解析】[1]由图可知,甲测力计的量程为0~5N,乙测力计的量程为0~2.5N,甲的量程大于被测量的力,乙的量程小于被测量的力,故不能选择乙,应该选择甲测力计。
[2]如图丙图所示,量程为0~5N,分度值为0.2N,丙测力计的挂钩未挂任何物体,指针指在0.4N处,而指针应指在零刻度线处,因此问题是弹簧测力计使用前没有调零。
[3]如丁图所示,直接用丁弹簧测力计测量铁块的重力,测力计的示数为2.2N,则调整好后重新用该弹簧测力计测量铁块的重力,测得的铁块的重力应为
12.(24-25八年级下·江苏泰州·月考)用弹簧测力计测量物体的重力,如图所示,物体的重力是 N;如果再将弹簧测力计竖直倒置使用, (选填“需要”或“不需要”)重新校零;如果直接将弹簧测力计水平放置使用,测量结果将 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【答案】 1.8 需要 偏小
【解析】[1]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,指针指向1.8N的位置,所以物体的重力是1.8N。
[2]如果再将弹簧测力计竖直倒着使用,因为弹簧和挂钩自身有重力,原来的零刻度会不准,所以需要重新校零。
[3]弹簧测力计水平放置使用时,弹簧自身的重力对弹簧的伸长没有影响(竖直放置时弹簧自身重力会使弹簧有一定伸长,水平放置时这部分影响消除),而之前校零是在竖直状态下,水平放置时,弹簧未受拉力时,由于没有了自身重力的影响,指针会在零刻度线以上,当测量力时,弹簧伸长量对应的刻度会比实际拉力小,所以测量结果将偏小。
【易混易错题】
13.(24-25八年级下·江苏连云港·期中)如图所示,物体和弹簧测力计均处于静止状态,物重G=20N,当弹簧测力计和细线的重力不计,且忽略一切摩擦,则弹簧测力计A和B的示数分别为( )
A.20N,0N B.0N,20N C.20N,20N D.20N,40N
【答案】C
【解析】弹簧测力计A左端固定,右端通过细线连接物体,物体静止时受到重力G=20N和细线的拉力,二力平衡,因此细线对物体的拉力为20N。根据力的作用是相互的,物体对弹簧测力计A的拉力也为20N;弹簧测力计A左端受到固定端的反作用力,大小也为20N(平衡状态)。弹簧测力计的示数等于其挂钩端受到的拉力,因此A的示数为20N。弹簧测力计B两端均通过细线连接物体,左侧物体对B的拉力为20N,右侧物体对B的拉力也为20N。同理,弹簧测力计B的示数等于其挂钩端受到的拉力,因此B的示数为20N。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
14.(24-25八年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中)某同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时,得到如图图像,请根据图像回答,拉力为6N时,弹簧的伸长量为 cm,当这根弹簧的长度为4.5cm时,此时弹簧受到的拉力为 N。
【答案】 3 5
【解析】[1]由图像知,弹簧的原长为2cm,拉力为6N时,弹簧伸长为5cm,其伸长量∆L=L-L0=5cm-2cm=3cm
[2] 从图中可以看出,在拉力不大于6N的范围内,弹簧的长度与拉力的变化图线呈线性变化,说明弹簧的伸长量与拉力成正比,6N的拉力伸长3cm,所以2N拉力伸长1cm;当弹簧长度是4.5cm时,伸长量为∆L1=L1-L0=4.5cm-2cm=2.5cm
弹簧受到的拉力为F=2.5cm×2N/cm=5N
15.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时,有一根弹簧以及几个相同质量的钩码,先用弹簧来做实验。并记录了相应的数据,如表:(g=10N/kg)
钩码总重/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
指针位置/cm
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
5.8
5.8
弹簧的伸长量/cm
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.3
3.3
(1)根据实验数据作出“弹簧长度与外力的变化关系”图像是如图所示的 图;
A. B. C.
(2)由图表和该图像可知该弹簧制成的弹簧测力计的量程是: 。
(3)在挂钩下挂一个重为1N的容器,然后在测力计的某些刻度上标上密度值,就制成了简单而实用的液体密度秤.当在此容器中加满水,指针位置如图所示,则此容器的容积为 mL.只要在容器中加满待测液体,就可以直接“称”出该液体的密度。在这测力计上,密度为“0”刻度应标在原刻度 N处。此“密度秤”的最大测量值是 g/cm3,要增大这种密度秤的量程,可采取的措施是 ;(写一种即可)
(4)改装完成后,小明利用此密度秤测量某液体密度时,发现小桶中的液体没有装满,则该密度秤所测得的液体密度与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)B
(2)
(3) 100 1 4 减小容器的质量
(4)偏小
【解析】(1)由表中数据可知,当钩码总重在时,弹簧长度随外力增大均匀增加;当外力超过3.0N后,弹簧长度不再变化。图像中,B图的特点是:外力从0开始,弹簧长度先均匀增长,到3.0N后长度不再变化。
故选B。
(2)弹簧测力计的量程是弹簧能保持弹性形变的外力范围。从数据看,外力在0~3.0N时弹簧能正常伸长,超过3.0N后弹簧不再符合弹性规律,故量程是。
(3)[1]容器重,装满水时,结合弹簧测力计刻度,总重,水的重力
水的质量
水的体积
故容器容积为100 mL。
[2]密度为0对应没有液体,此时测力计示数为容器重力,即 1 N处。
[3]弹簧测力计量程为,最大总重5N,液体重力,液体质量,密度,最大测量值为。
[4] 在测力计刻度一定的情况下,减小容器的质量,计算出的液体密度会变大,即可增大该密度秤的量程。
(4)液体没装满时,液体质量偏小,测力计示数偏小,计算出的密度与真实值相比会偏小。
16.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)麦弗逊式悬架(如图甲)是车身与车轮之间的传力部件,由螺旋弹簧和减振器有机组合,悬架工作时车身先压缩弹簧一段距离,之后将弹簧和减振器一起压缩,减缓行驶过程中车辆的振动。用两根轻弹簧可以模拟该悬架(如图乙),在一根大弹簧内套有一根小弹簧,它们的下端都固定在水平面上,压缩该弹簧组合,测得压力F与压缩距离∆l2之间的关系图线如图丙所示,已知弹簧中的弹力与被压缩的距离成正比,则当两弹簧均处于自由状态时,它们上端点间的距离为x= m,小弹簧中的弹力F2与被压缩量∆l2之间的定量关系式可表示为F2= 。
【答案】 0.2 20N/m×∆l2
【解析】[1]从图丙和图丁可知:在0~0.2m范围内只有大弹簧产生弹力,在0.2~0.3m范围内,弹力是这两个弹簧产生弹力的合力,则当两弹簧均处于自由状态时,它们上端点间的距离为
x=0.2m
[2]由图丁图象可知:F=k∆l,则大弹簧的劲度系数
两弹簧同时被压缩时,总劲度系数为
则小弹簧的劲度系数为
k2=k-k1=30N/m-10N/m=20N/m
所以小弹簧中的弹力F2与被压缩量Δl2之间的定量关系式可表示为
F2= 20N/m×Δl2
【真题链接】
17.(2025·江苏宿迁·中考真题)如图是2025年央视春晚机器人表演节目《秧BOT》时的场景,地面对机器人产生向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.脚部发生形变 C.地球的吸引 D.受空气的浮力
【答案】A
【解析】弹力产生的原因是施力物体发生弹性形变。在本题中,地面是施力物体,机器人受到地面向上的支持力。由于地面受到机器人的压力而发生弹性形变,地面要恢复原状,就会对机器人产生向上的弹力,这个弹力就是地面对机器人的支持力。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
18.(2025·贵州·中考真题)如图所示,茶杯静置于水平桌面上,请在答题卡上画出桌面对茶杯支持力F的示意图。
【答案】
【解析】茶杯静置于水平桌面上,桌面对茶杯支持力的方向垂直桌面向上,作用点在茶杯的重心,从作用点沿力的方向画一带箭头线段,在箭头附近标上F,如图所示:
19.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,将一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;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 。
【答案】 2.2 变大
【解析】[1]图中弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2N下方第1个小格处,因此示数为2.2N。此时物体受到的重力与弹簧测力计的拉力平衡,所以物体重力为2.2N。
[2]当弹簧测力计倒过来使用时,除了要测量物体的重力外,还需额外承担弹簧测力计自身外壳的重力。因此,弹簧测力计的示数会大于物体实际的重力,即示数变大。
20.(24-25八年级下·江苏盐城·期中)阅读短文,回答问题。
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,弹力就随之消失。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。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。
英国科学家胡克通过实验发现: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。这个定律在弹性限度内适用,如果物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用。当超出一定的限度时,即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状,这种形变叫做塑性形变,这个限度叫做弹性限度。弹性限度内的形变叫做弹性形变。
(1)常用的弹簧测力计测物体重力时,弹簧的形变主要是 (塑性/弹性)形变;
(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,你认为它的单位是 (选填“N/m”或“N/m2”或“N•m”);
(4)小华有一根拉力器的弹簧,你认为这根弹簧的劲度系数K在一定范围内与弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x之间的关系正确的是___________ ;
A. B. C. D.
(5)甲弹簧在自然状态下长为10cm,挂上1.2N的物体时长为13cm,乙弹簧在自然状态下长为8cm,挂上1.6N的物体时长为14cm(适用胡克定律),则甲、乙弹簧的劲度系数之比是 。
【答案】(1)弹性
(2)弹性限度
(3)N/m
(4)C
(5)3∶2
【解析】(1)常用的弹簧测力计测物体重力时,在弹性限度内,如果撤去外力,测力计的弹簧可以完全恢复原状,所以,弹簧的形变是弹性形变。
(2)每一个弹簧测力计都有它的测量范围,为了避免超过弹簧的弹性限度,使用弹簧测力计时不能超过它的量程。
(3)由于弹簧的劲度系数在数值上等于弹簧伸长(或压缩)单位长度时的弹力,所以劲度系数可以表达为,因为F的单位为N,x的单位是m,所以K的单位是N/m。
(4)根据题意可知,劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系,与受力的大小或形变量无关,所以,这根弹簧的劲度系数K在一定范围内与弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x之间的关系应是一条平行于横轴的直线,故C正确,ABD错误。
故选C。
(5)根据胡克定律得,当甲弹簧挂上为1.2N的物体时,有F1=K1(l1﹣l0),即1.2N=K1×(0.13m﹣0.1m)
解得K1=40N/m;
当乙弹簧挂重为1.6N的物体时,有F2= K2(l2﹣l0′),即1.6N= K 2×(0.14m﹣0.08m)
解得,所以甲、乙弹簧的劲度系数之比是。
21.(25-26八年级上·上海黄浦·月考)2025.8.8是第17个全民健身日。
(1)乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。如图,大力扣杀时,乒乓球受到球拍的力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)球拍受到乒乓球的力。击球时,球飞出,球拍对乒乓球的力改变了乒乓球的 。乒乓球落到球台反弹后,在上升的过程中 (选填“仍受”或“不受”)弹力的作用。要打出弧圈球(旋转的球沿弧线运动),主要受力的方向、 影响;
(2)力的作用效果。请在图中,用力的示意图画出乒乓球受到水平放置的乒乓球拍竖直向上、大小为20N的力F;
(3)如图所示,用手压缩瑜伽球,向下形变的瑜伽球恢复原状,对手产生 (选填“向上”或“向下”)的弹力,这个弹力和手对瑜伽球的力同时产生,同时消失,说明 ;
(4)如图,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大,感觉越费力,这是因为在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越 (选填“大”或“小”),依据此实验原理制成了实验室测量 的工具弹簧测力计。如图所示,使用前将弹簧测力计沿力的方向 ,弹簧测力计的示数为 N。在完全失重的太空环境下,该弹簧测力计 (选填“能”或“不能”)用它测量拉力的大小。
【答案】(1) 等于 运动状态 不受 作用点
(2)
(3) 向上 物体间力的作用是相互的
(4) 大 力 调零 2.2 能
【解析】(1)[1]由力的相互作用得,乒乓球受到球拍的力等于球拍受到乒乓球的力。
[2]击球时,球飞出,球拍对乒乓球的力改变了乒乓球的运动状态。
[3]乒乓球落到球台反弹后,在上升的过程中球台与乒乓球不接触,则乒乓球不受弹力的作用。
[4]力的三要素是力的大小、方向、作用点,它们都能影响力的作用效果。要打出弧圈球(旋转的球沿弧线运动),主要受力的方向、作用点影响。
(2)乒乓球受到水平放置的乒乓球拍竖直向上、大小为20N的力F,过乒乓球的重心作竖直向上的带箭头的直线表示力F,并标注其大小,如图所示:
(3)[1]如图所示,用手压缩瑜伽球,向下形变的瑜伽球恢复原状,瑜伽球向弹起,对手产生向上的弹力。
[2]手对瑜伽球的力和瑜伽球对手的弹力,这两个力是一对相互作用力。它们同时产生,同时消失,这一现象说明物体间力的作用是相互的。
(4)[1]在弹性限度内,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量成正比,则在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越大。
[2]弹簧测力计是测量力的工具。
[3]弹簧测力计使用时轴线方向应与力的方向在同一直线上,使用前将弹簧测力计沿力的方向调零。
[4]弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N。
[5]在完全失重的太空环境下,测力计的弹簧在力的作用下仍正常伸长,该弹簧测力计能用它测量拉力的大小。
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6.2 弹力 力的测量和表示
目录
【学习目标】 1
【思维导图】 2
【知识梳理】 2
知识点1:弹力 2
知识点2:测量力的大小 5
知识点3:力的示意图 9
【方法技巧】 11
方法技巧1 弹力方向判断“反向法” 11
方法技巧2 弹簧测力计读数“三步法” 11
方法技巧3 力的示意图作图“规范四步法” 11
方法技巧4 控制变量法分析力的三要素“不变+变” 11
【巩固训练】 11
【基础题】 11
【提升题】 13
【易混易错题】 15
【真题链接】 17
【学习目标】
序号
学习目标
素养目标
1
知道弹性、塑性的概念,理解弹力的产生条件和方向特点,能识别生活中的弹力现象
物理观念:建立弹力的基本认知,区分弹性与塑性的差异
2
认识弹簧测力计的结构和工作原理,掌握其正确使用方法(调零、量程选择、方向一致等),能规范测量力的大小
科学探究:学会使用测量工具,培养实验操作和数据读取能力
3
理解力的示意图的定义和作用,掌握其作图规范,能根据要求画出力的示意图(含大小、方向、作用点)
科学思维:通过图形表征力的三要素,提升具象化表达能力
4
能结合力的三要素,分析实验现象中力的作用效果与大小、方向、作用点的关系
科学探究:运用控制变量法分析实验,建立因果逻辑关联
重点:
1.弹力的产生条件(弹性形变+相互接触)和方向规律(与形变外力方向相反)
2.弹簧测力计的工作原理(在弹性限度内,弹簧伸长量与拉力成正比)和使用规范
3.力的示意图的作图步骤(定点、画线、标箭头、注大小)
难点:
1.弹力方向的判断(结合形变方向反向推导)
2.弹簧测力计使用中“弹簧伸长方向与受力方向一致”的实操理解
3.复杂场景下力的示意图绘制(如带角度的力、指定作用点的力)
4.区分“弹性形变”与“塑性形变”,明确弹力产生的前提是弹性形变
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1: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1】(基础题)下列关于弹性、塑性和弹力的说法中,正确的是( )
A. 橡皮泥发生形变后能恢复原状,具有弹性
B. 弹簧发生塑性形变时会产生弹力
C. 物体间产生弹力的前提是相互接触且发生弹性形变
D. 弹力的方向与物体形变的方向相同
【变式1】(易混题)下列现象中,产生的力属于弹力的是( )
A. 磁铁对铁钉的吸引力
B. 地球对苹果的重力
C. 推土机对泥土的推力
D. 太阳对地球的引力
【变式2】(应用题)关于弹力的方向,下列说法正确的是( )
A. 放在水平桌面上的物体,受到的支持力方向竖直向下
B. 用绳子拉物体,绳子对物体的拉力方向沿绳子指向物体
C. 用手压墙壁,手对墙壁的压力方向垂直墙壁向外
D. 跳水运动员踩跳板时,跳板对运动员的弹力方向竖直向上
【变式3】(拓展题)下列物体中,具有弹性的是( )
A. 被捏扁的橡皮泥
B. 被压弯的钢锯条
C. 被压成饼的面团
D. 被剪断的橡皮筋
知识点2: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2】(中档题)关于弹簧测力计的使用,下列说法正确的是( )
A. 测量前无需调零,直接测量即可
B. 测量时,弹簧伸长方向与受力方向可以不一致
C. 被测力的大小可以超过弹簧测力计的量程
D. 读数时,视线应与刻度板垂直
【变式1】(基础题)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。
【变式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。
【变式3】(应用题)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。
知识点3: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4】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。
【变式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】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。
【方法技巧】
方法技巧1 弹力方向判断“反向法”
确定使物体发生弹性形变的外力方向(如手压桌面,外力方向竖直向下);
弹力方向与该外力方向相反(桌面对物体的支持力竖直向上);
关键:找准“施力物体的形变方向”,弹力方向与形变方向相反(如弹簧被拉长,形变方向沿拉力方向,弹簧对手的弹力方向与拉力方向相反)。
方法技巧2 弹簧测力计读数“三步法”
看量程:确认被测力在量程内,避免超量程损坏仪器;
看分度值:明确每一小格代表的力的大小,确定读数精度;
读数值:视线与指针垂直,读取指针所对刻度,若有初始偏差,需修正(实际力=读数-初始偏差)。
方法技巧3 力的示意图作图“规范四步法”
定对象:明确受力物体,作用点画在受力物体上;
定方向:沿力的实际方向画线段,带角度的力需画辅助线(虚线)标注角度;
定长度:同一幅图中,力的大小与线段长度成正比;
标细节:箭头画在末端,旁标力的符号、大小和单位。
方法技巧4 控制变量法分析力的三要素“不变+变”
分析问题:明确探究的是哪个要素对作用效果的影响;
确定变量:只改变该要素,保持另外两个要素不变;
对比现象:观察两次实验中作用效果的差异,得出结论。
【巩固训练】
【基础题】
1.(25-26八年级下·全国·课后作业)我国传统节日有悬挂灯笼的习俗。请在下图中画出灯笼所受大小为2N的拉力F的示意图 。(图中作用点已给出)
2.(2025·安徽·二模)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟二十号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,发射取得圆满成功。中国航天事业的发展体现了我国综合科技实力的提升。在空间站里用弹簧测力计测量物体的重力时,弹簧测力计 (选填“有”或“没有”)示数。
3.(24-25八年级下·安徽马鞍山·月考)桌子放在海绵上,桌子受到的支持力是由于 (选填“桌子”、“海绵”或“两者同时”)发生形变而产生的。
4.(24-25八年级下·辽宁葫芦岛·期中)导盲犬视力残障人士的眼睛,如图所示为一导盲犬引导盲人前行,请画出项圈对狗绳拉力F的示意图(作用点在O点)。
5.(24-25八年级下·四川成都·期中)观察如图所示的弹簧测力计,该测力计的量程是 N, 指针所指的示数是 。
6.(24-25八年级下·江西上饶·期末)小娟要自制弹簧测力计,她选择了A、B两根弹簧进行测试,绘制了弹簧的伸长量与其受到的拉力F的关系图像如图所示。在弹性限度内,若要制作量程较大的弹簧测力计,应选择弹簧 (选填“A”或“B”),其最大测量值是 N。
【提升题】
7.(24-25八年级下·全国·课后作业)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”)。
8.(24-25八年级下·江西萍乡·期末)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.
9.(25-26八年级下·安徽·课后作业)关于弹力,下列说法正确的是( )
A.相互接触的物体间一定产生弹力
B.只有物体发生弹性形变才能产生弹力
C.弹簧测力计中,弹簧受到的拉力与弹簧的伸长量一定成正比
D.放在桌面上的书本受到向上的弹力,是由于书本发生弹性形变而产生的
10.(24-25八年级下·山西长治·期末)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,弹簧伸长的长度不同。对于哪些因素会影响弹簧的伸长量,小明有三种猜想:
猜想1:弹簧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。
小明为了探究自己的猜想,设计出如下实验方案:
①将一根弹簧剪成长度不同的两根,测出两弹簧的初始长度。
②如图所示,固定弹簧的一端,用大小相同的力拉弹簧,测量出两根弹簧对应的伸长量。
③改变拉力的大小,重复实验步骤①②,记录实验数据。
(1)该实验方案探究的是猜想 (填写序号)。
(2)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 。
(3)此探究实验能得出的初步结论是 。
(4)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,由此可制成弹簧测力计,请写出其工作原理 。
11.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)如图甲、乙所示的是不同的测力计,现要测量一个大小约为3N的拉力,选用图 所示的测力计测量更合适;小明同学又从实验室借来一个弹簧测力计(如图丙所示),直接用该弹簧测力计测量铁块的重力,示数如图丁所示;测完后小明发现操作过程中存在 的问题,调整好后重新用该弹簧测力计测量铁块的重力,测得的铁块的重力应为 N。
12.(24-25八年级下·江苏泰州·月考)用弹簧测力计测量物体的重力,如图所示,物体的重力是 N;如果再将弹簧测力计竖直倒置使用, (选填“需要”或“不需要”)重新校零;如果直接将弹簧测力计水平放置使用,测量结果将 (选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【易混易错题】
13.(24-25八年级下·江苏连云港·期中)如图所示,物体和弹簧测力计均处于静止状态,物重G=20N,当弹簧测力计和细线的重力不计,且忽略一切摩擦,则弹簧测力计A和B的示数分别为( )
A.20N,0N B.0N,20N C.20N,20N D.20N,40N
14.(24-25八年级下·黑龙江齐齐哈尔·期中)某同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时,得到如图图像,请根据图像回答,拉力为6N时,弹簧的伸长量为 cm,当这根弹簧的长度为4.5cm时,此时弹簧受到的拉力为 N。
15.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)在探究“弹簧长度与外力的变化关系”时,有一根弹簧以及几个相同质量的钩码,先用弹簧来做实验。并记录了相应的数据,如表:(g=10N/kg)
钩码总重/N
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
指针位置/cm
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
5.8
5.8
弹簧的伸长量/cm
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.3
3.3
(1)根据实验数据作出“弹簧长度与外力的变化关系”图像是如图所示的 图;
A. B. C.
(2)由图表和该图像可知该弹簧制成的弹簧测力计的量程是: 。
(3)在挂钩下挂一个重为1N的容器,然后在测力计的某些刻度上标上密度值,就制成了简单而实用的液体密度秤.当在此容器中加满水,指针位置如图所示,则此容器的容积为 mL.只要在容器中加满待测液体,就可以直接“称”出该液体的密度。在这测力计上,密度为“0”刻度应标在原刻度 N处。此“密度秤”的最大测量值是 g/cm3,要增大这种密度秤的量程,可采取的措施是 ;(写一种即可)
(4)改装完成后,小明利用此密度秤测量某液体密度时,发现小桶中的液体没有装满,则该密度秤所测得的液体密度与真实值相比 (选填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
16.(24-25八年级下·江苏无锡·月考)麦弗逊式悬架(如图甲)是车身与车轮之间的传力部件,由螺旋弹簧和减振器有机组合,悬架工作时车身先压缩弹簧一段距离,之后将弹簧和减振器一起压缩,减缓行驶过程中车辆的振动。用两根轻弹簧可以模拟该悬架(如图乙),在一根大弹簧内套有一根小弹簧,它们的下端都固定在水平面上,压缩该弹簧组合,测得压力F与压缩距离∆l2之间的关系图线如图丙所示,已知弹簧中的弹力与被压缩的距离成正比,则当两弹簧均处于自由状态时,它们上端点间的距离为x= m,小弹簧中的弹力F2与被压缩量∆l2之间的定量关系式可表示为F2= 。
【真题链接】
17.(2025·江苏宿迁·中考真题)如图是2025年央视春晚机器人表演节目《秧BOT》时的场景,地面对机器人产生向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.脚部发生形变 C.地球的吸引 D.受空气的浮力
18.(2025·贵州·中考真题)如图所示,茶杯静置于水平桌面上,请在答题卡上画出桌面对茶杯支持力F的示意图。
19.(2025·四川乐山·中考真题)如图所示,将一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;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 。
20.(24-25八年级下·江苏盐城·期中)阅读短文,回答问题。
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,弹力就随之消失。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。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。
英国科学家胡克通过实验发现: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。这个定律在弹性限度内适用,如果物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用。当超出一定的限度时,即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状,这种形变叫做塑性形变,这个限度叫做弹性限度。弹性限度内的形变叫做弹性形变。
(1)常用的弹簧测力计测物体重力时,弹簧的形变主要是 (塑性/弹性)形变;
(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,你认为它的单位是 (选填“N/m”或“N/m2”或“N•m”);
(4)小华有一根拉力器的弹簧,你认为这根弹簧的劲度系数K在一定范围内与弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x之间的关系正确的是___________ ;
A. B. C. D.
(5)甲弹簧在自然状态下长为10cm,挂上1.2N的物体时长为13cm,乙弹簧在自然状态下长为8cm,挂上1.6N的物体时长为14cm(适用胡克定律),则甲、乙弹簧的劲度系数之比是 。
21.(25-26八年级上·上海黄浦·月考)2025.8.8是第17个全民健身日。
(1)乒乓球被称为中国的“国球”,深受同学们喜欢。如图,大力扣杀时,乒乓球受到球拍的力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)球拍受到乒乓球的力。击球时,球飞出,球拍对乒乓球的力改变了乒乓球的 。乒乓球落到球台反弹后,在上升的过程中 (选填“仍受”或“不受”)弹力的作用。要打出弧圈球(旋转的球沿弧线运动),主要受力的方向、 影响;
(2)力的作用效果。请在图中,用力的示意图画出乒乓球受到水平放置的乒乓球拍竖直向上、大小为20N的力F;
(3)如图所示,用手压缩瑜伽球,向下形变的瑜伽球恢复原状,对手产生 (选填“向上”或“向下”)的弹力,这个弹力和手对瑜伽球的力同时产生,同时消失,说明 ;
(4)如图,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大,感觉越费力,这是因为在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越 (选填“大”或“小”),依据此实验原理制成了实验室测量 的工具弹簧测力计。如图所示,使用前将弹簧测力计沿力的方向 ,弹簧测力计的示数为 N。在完全失重的太空环境下,该弹簧测力计 (选填“能”或“不能”)用它测量拉力的大小。
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