内容正文:
6.2 测量:用弹簧测力计测量力
【新教材沪科版】
【知识框架+知识精讲(3个知识归纳+3个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
情景导入
拉拉弹簧、捏捏气球,你会发现若要把弹簧拉得更长、把气球捏得更扁,需要的力会更大。那么,是否可利用物体形状改变的程度来测量力的大小?本节我们学习与弹力相关的内容。
知识归纳
【知识点1 弹力 】
1.弹性和塑性
(1)弹性:物体受力发生形变,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)塑性:有些物体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性形变,物体的这种性质叫做塑性。
2.弹力
(1)概念:
如图甲所示,运动员向下压跳板,跳板受压后变弯,发生形变。同时,由于力的作用是相互的,变弯的跳板也在向上推运动员。在图乙中, 当用手压(或拉)弹簧时,弹簧受力发生弹性形变;同样,由于力的作用是相互的,弹簧对手也产生一个推(或拉)的力。这说明,物体发生弹性形变后会产生力。这种因物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力(elastic force)。常见的弹力有压力、支持力、拉力等。
(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。 弹力产生于直接接触的物体之间,任何物体只要发生弹性形变,就一定会产生弹力,不相互接触的物体之间不会发生弹力作用。
(3)弹力的大小:与弹性形变的程度有关,在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
(4)弹力的方向:总跟形变的方向相反,与物体恢复形变的方向一致。
说明:几种弹力及其方向问题(涉及弹力作图时易错的知识点)
A. 压力的方向:垂直于接触面而指向被压的物体。
B. 支持力的方向:垂直于接触面而指向被支持的物体。
C. 绳子拉力的方向:沿着绳指向绳子收缩的方向。
D.弹簧弹力方向:沿着弹簧指向形变的相反方向。
(5)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。因此,使用弹簧时不能超过它的弹性限度,否则会损坏弹簧。
易错点:对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
【例1】 (2026四川雅安)如图甲,撑竿跳高运动员将竿压弯,松手后竿恢复原状,竿的形变程度越大,对运动员产生的弹力越_____;如图乙,百米赛跑比赛时,运动员的脚向后蹬地从而获得向前的力,说明物体间力的作用是_____的。
【答案】 大 相互
【解析】在弹性限度内,弹性物体的形变程度越大,产生的弹力就越大,所以撑竿形变程度越大,对运动员产生的弹力越大。
运动员脚向后蹬地时,脚对地面施加向后的力,同时地面也会对脚施加一个向前的反作用力,这体现了力的作用是相互的。
【变式1-1】如图所示,弹簧的一端固定在墙上,在弹性限度内,另一端用手向右拉长弹簧,且保持不动,下面有关说法不正确的是( )
A. 弹簧产生的弹力的施力物体是“弹簧”
B. 弹簧产生的弹力的受力物体是“手和墙”
C. 手受到弹力是因为弹簧发生了弹性形变
D. 手受到弹力是因为手发生了弹性形变
【答案】D
【解析】AB.物体因为弹性形变而产生的力叫做弹力,发生弹性形变的物体弹簧即为施力物体,弹簧发生弹性形变产生对手和墙的拉力,则墙和手为受力物体,故AB正确,AB不符合题意;
CD.手受到弹力的原因是弹簧发生弹性形变,弹簧要恢复到原状,故C正确,C不符合题意,D错误,D符合题意。故选D。
【变式1-2】下列应用属于利用物体具有弹性是( )
A. 捏橡皮泥 B. 在石头上刻字 C. 撑杆跳高 D. 用锤子打碎玻璃
【答案】C
【解析】A.捏橡皮泥被揉成一定的形状,不受力后不能恢复原来的形状,说明物体具有塑性,故A不符合题意;
B.在石头上刻字,不受力后不能恢复原来的形状,说明物体具有塑性,故B不符合题意;
C.撑杆跳高,撑杆受力后发生形变,不受力后恢复原状,说明物体具有弹性,故C符合题意;
D.用锤子打碎玻璃,不受力后不能恢复原来的形状,说明物体具有塑性,故D不符合题意。
故选C。
【变式1-3】如图甲所示,弹簧的一端固定在木板上,如图乙用手向上拉弹簧,说明力能使物体发生______:如图丙用手向下压弹簧,要想说明力的作用效果与力的方向有关,则要使F1与F2的大小______(选填“相等”或“不相等”);图丙中手对弹簧的力是______(选填“手”或“弹簧”)形变产生的。
【答案】 形变 相等 手
【解析】如图乙用手向上拉弹簧,说明力能使物体发生形变。
如图丙用手向下压弹簧,要想说明力的作用效果与力的方向有关,则要使F1与F2的大小相等。
图丙中手对弹簧的力是手形变产生的。
【知识点2 认识弹簧测力计】
1.弹簧测力计构造及原理
(1)用途:测量力的大小的工具。
(2)构造:弹簧测力计主要由弹簧、挂钩、指针和刻度盘等组成。
(3)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。弹簧的伸长量指的是弹簧伸长后的长度减去原先的长度。
2.弹簧测力计的使用
(1)使用前
①看清它的测量范围和分度值。(如图所示,弹簧测力计的测量范围是0-5N,分度值0.2N)
②检查指针是否在零刻度线上,如果不在,应把指针调节到零刻度线上。
③轻轻拉动挂钩几次,防止弹簧被外壳卡住。
(2)使用时
①测量时,要使弹簧的伸长方向与所测拉力方向平行,避免弹簧与外壳发生摩擦。
②测量时,加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值。且要使弹簧测力计的中心轴线方向与拉力的方向一致。
③读数时,视线要正对刻度线,其示数=整刻度值+后面的小格数×最小分度值。(图中弹簧测力计示数=2.6N)
★特别提醒1: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。
★特别提醒2:弹簧测力计的示数,只看作用在钩上的拉力,钩上的拉力是多大,它的读数就是多大。
3. 其他类型的测力计
为了满足不同的测力需要,人们还制造了其他形式的测力计,如生活中常见的握力计和拉力计等。
【例2】(2026山东)东汉郑玄在注解《考工记·弓人》时写道“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺”。大意是……重物每增加一石,弓就会多张开一尺,示意如图。下列测量工具的工作原理与之相同的是( )
A. 弹簧测力计 B. 托盘天平 C. 刻度尺 D. 量筒
【答案】A
【解析】由题意可知,弓的形变量与所受外力成正比,即增加的力与增加的形变量成正比。
A.弹簧测力计的工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,和题干原理一致,故A符合题意;
B.托盘天平的原理是等臂杠杆,故B不符合题意;
C.刻度尺是依靠均匀刻度测量长度,故C不符合题意;
D.量筒是用来测量液体体积的工具,故D不符合题意。故选A。
【变式2-1】如图所示,使用弹簧测力计测量力时,弹簧测力计的放置,说法正确的是( )
A. 必须竖直放置
B. 必须水平放置
C. 不能斜放
D. 只要测力计内弹簧伸长方向与所测力的方向在一条直线上,竖放、横放、斜放都可以
【答案】D
【解析】使用弹簧测力计时应注意:所测的力不能超过弹簧测力计的最大刻度,即所测力的大小不得超过量程,以免损坏弹簧测力计;测量时,要使弹簧测力计的弹簧伸长方向跟所测力的方向在一条直线上。因此只要测力计内弹簧伸长方向与所测力的方向在一条直线上,竖放、横放、斜放都可以。故ABC错误,D正确。故选D。
【变式2-2】某同学用已校零的弹簧测力计测量一物体的重力时,误将物体挂在了拉环上,如图所示,当物体静止时,弹簧测力计的示数是2.2N,则该物体的重( )
A. 等于2.2N B. 小于2.2N C. 大于2.2N D. 无法确定
【答案】B
【解析】当将弹簧测力计倒置过来后,把物体挂在提环上,因为弹簧测力计本身有重力,挂钩显示的示数等于弹簧测力计自身的重力和物体的重力之和,所以此时物体的重力要小于测力计示数2.2N,故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
【变式2-3】用橡皮筋、回形针、棉线、小托盘、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。“0”刻度线应该标在( )
A. a点 B. b点 C. c点 D. a点、b点、c点都可以
【答案】C
【解析】将“0”刻度线标在c点时,橡皮筋伸长后对应的示数即表示物体的重力,不用再减去小托盘等装置自身的重力,测量读数时会更方便。故选C。
【知识点3 实验:用弹簧测力计测量力】
【实验目的】
1. 了解弹簧测力计的构造,学会使用弹簧测力计。
2. 用弹簧测力计测量力的大小。
【实验器材】 弹簧测力计、钩码。
【实验步骤】
1. 观察弹簧测力计,明确其量程及分度值。
2. 检查弹簧测力计指针与零刻度线是否对齐。 若没有对齐,把指针调节到零刻度线上。
3. 将钩码悬挂于弹簧测力计挂钩上(如图), 读出钩码对弹簧测力计的拉力F,将测量结果记录
在自己设计的表格中。重复实验。
实验次数
钩码个数
弹簧测力计读数(N)
1
1
2
2
3
3
...
【实验结论】写出你的测量结果。
【交流讨论】
1. 若将钩码换成物理教科书,怎样测量书对弹簧测力计的拉力?
2. 怎样粗略测量一根细棉线能承受的最大拉力?
3. 用两个弹簧测力计在水平方向上互相拉,两个测力计的示数有什么关系?
【知识拓展】涉及弹簧伸长量与拉力关系的实验探究过程
如图所示,将弹簧固定在铁架台上,旁边立放一刻度尺,记下弹簧下端的初始位置,然后逐个增挂钩码,使弹簧所受的拉力逐渐增大,通过刻度尺读出每次弹簧的伸长量△l,将数据记录在下表中。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
弹簧伸长量△l/cm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4.5
【数据处理】
以钩码个数为横轴,以弹簧的伸长量△l为纵轴建立坐标系,将表中的数据在坐标轴上描点作图,得到钩码个数与△l的关系如下图所示。
【探究结论】
通过图象可以看出,在OA段,钩码个数越多,弹簧受到的拉力越大, 其伸长量就越长,弹簧的伸长量与拉力成正比,即在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。
【例3】(2025·四川乐山)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】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。
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。
【变式3-1】(2026四川成都一模)小聪打扫实验室时,发现地上有头发。他想测量头发能承受的最大拉力,于是把一根头发拴在弹簧测力计上用力拉,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 弹簧测力计使用前在受力方向上调零
B. 弹簧测力计的分度值是1N
C. 头发只受到图中左侧手施加的拉力
D. 一根头发能承受的最大拉力约为10N
【答案】A
【解析】A.为了减小测量误差,弹簧测力计使用前应在受力方向上调零,故A正确;
B.由图可知,图中弹簧测力计的1N被平均分成5小格,每小格表示0.2N,所以弹簧测力计的分度值为0.2N,故B错误;
C.由于力的作用是相互的,所以头发受到图中左侧手施加的拉力,还受到弹簧测力计的拉力,故C错误;
D.一根头发大约最大能吊起一个苹果,一个苹果的质量约150g,则一根头发能承受的最大拉力约为
故D错误。故选A。
【变式3-2】在“探究相互作用力的关系”的实验中,取A、B两个相同的弹资测力计,平放在水平桌面上,让它们互相钩挂在一起。
实验一:用两只手水平向左右两边拉A和B;
实验二:固定B,用手水平向左拉A;
如图所示,当弹簧测力计均静止时,观察弹簧测力计所显示的拉力大小,则:
(1)由图可知,所选弹簧测力计分度值为________N;
(2)弹簧测力计A在竖直方向上受到的合力为_________N;
(3)在第一次实验中,弹簧测力计A显示的是B对A的作用力F1,弹簧测力计B显示的是A对B的作用力F2,这两个相互作用力的关系是F1_______F2(选填“<”“>”或“=”);
(4)如果每只手的拉力均相同,那么,在两次实验中弹簧测力计B的示数________(选填“相等”或“不相等”)。
【答案】 (1)0.1 (2)0 (3) = (4)相等
【解析】(1)由图可知,1N里面有10个小格,每小格代表0.1N,则所选弹簧测力计的分度值为0.1N。
(2)由于弹簧测力计静止,处于平衡状态,故在竖直方向受到平衡力的作用,合力为0N。
(3)由于物体间力的作用是相互的,B对A有力的作用的同时,A对B也有力的作用,这两个力符合作用力与反作用力的要求,因此这两个力是一对相互作用力,大小相等,即F1=F2。
(4)每只手的拉力均相同,故两次实验手对A的拉力相等;由于A处于静止状态,水平方向上受到的是平衡力作用,即手对A的拉力大小等于B对A的拉力大小,故两次实验B对A的拉力大小相等。根据物体间力的作用是相互的可知,A对B的拉力大小等于B对A的拉力大小,则A对B的拉力大小相等,即在两次实验中弹簧测力计B的示数相等。
【变式3-3】小明同学在做“探究弹簧的伸长量与拉力大小的关系”实验时,得到如下数据:
拉力的大小/N
2
4
6
10
弹簧的长度/cm
16
17
18
20
弹簧的伸长/cm
1
2
3
5
实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧的长度恢复到15cm。
(1)请你分析表中的拉力大小与弹簧的长度之间的关系,可知拉力为8N时,弹簧的长度为______cm;
(2)分析弹簧的伸长量与拉力大小之间的关系,可得出结论:在弹性限度以内,______。
【答案】 (1) 19 (2)弹簧的伸长量与受到的拉力成正比
【解析】(1)由表中数据可知,拉力每增加2N,弹簧伸长1cm,当拉力为8N时,弹簧伸长
由题意可知,弹簧的原长:L0=15cm,所以拉力为8N时,弹簧的长度为
(2)拉力消失后,弹簧能恢复到原状,说明在它的弹性限度内,弹簧所受拉力与其伸长量的比值始终相同,说明二者的关系成正比,所以可以得出:在弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
模块三 课后作业
一、选择题(共10题)
1. 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。
2. 关于弹力的叙述正确的是( )
A.弹力的大小只与形变的程度有关;
B.压力、拉力、支持力都属于弹力;
C.放在桌面上的一根弹簧一定产生了弹力;
D.只有弹簧、橡皮筋等物体才可能产生弹力
【答案】B
【解析】A.同一个物体在弹性限度内,弹力的大小与形变程度有关,但不同物体,即使形变程度相同,其弹力也不一定相同,故A错误;
B.压力、拉力、支持力都是物体发生弹性形变后产生的力,所以都是弹力,故B正确;
C.放在桌面上的弹簧如果没有发生弹性形变,则不会产生弹力,故C错误;
D.任何能够发生弹性形变的物体在其弹性限度内都会产生弹力,故D错误。故选B。
3. 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】由于力能改变物体的形状,所以用手反复水平捏厚玻璃瓶,玻璃瓶的形状发生微小改变,瓶内的水受到挤压,所以细管中水面会出现升降,故BD正确,AC错误。故选BD。
4. 把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,以下说法中正确的是( )
A. 木板被压弯是由于足球的重力造成的 B. 足球发生形变是由于足球对木板的压力
C. 足球受到支持力是因为木板发生了弹性形变 D. 木板产生的弹力就是足球对木板的压力
【答案】C
【解析】A.木板被压弯是由于足球的弹力造成的,故A错误;
B.足球发生形变是由于足球受到了木板对足球的弹力作用,故B错误;
C.足球受到支持力是由木板发生了弹性形变而产生的,故C正确;
D.木板产生的弹力与足球对木板的压力的方向不同,不是同一个力,故D错误。
故选C。
5.(2026·山东聊城·二模)某同学在课外活动上探究弹簧测力计的原理,如图所示将弹簧悬挂起来,下面挂上不同的钩码,分别测出弹簧各次的伸长量(在弹性限度内)。下列有关说法正确的是( )
A.实验现象表明力改变了物体的运动状态
B.弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越大
C.如果在天宫课堂上做这个实验,会观察到相同的实验现象
D.弹簧只受到拉力的作用
【答案】B
【解析】A.由图可知,将弹簧悬挂起来并挂上不同钩码,弹簧的长度发生变化,这表明力改变了物体的形状,故A错误;
B.实验在弹性限度内进行,从现象能看出,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越大,故B正确;
C. 在天宫课堂上,物体处于失重状态,钩码不会对弹簧施加拉力,无法观察到相同的实验现象,故C错误;
D. 弹簧悬挂时,除了受到钩码的拉力,还受到自身的重力作用,故D错误。故选B。
6. 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
【解析】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。
7. 在弹性限度内,弹簧秤下挂一个钩码时,其长为5cm,挂2个钩码时长度为6cm,挂4个钩码时弹簧的伸长量为( )
A. 4cm B. 6cm C. 7cm D. 8cm
【答案】A
【解析】在弹性限度内,弹簧秤下挂一个钩码时,其长为5cm,挂2个钩码时长度为6cm,说明在弹性限度内,一个钩码可以使弹簧伸长1cm,所以4个钩码可以使弹簧伸长4cm。
故选A。
8. 如图所示,两只手各用200N的力沿相反方向拉一弹簧测力计的两端,此时测力计的示数应该是( )
A. 0N B. 100N C. 200N D. 400N
【答案】C
【解析】由于力的作用是相互的,则左手对弹簧测力计的拉力为200N,弹簧测力计对右手的拉力为200N,
所以右手对弹簧测力计的拉力为200N,故弹簧测力计受到的拉力为200N,则弹簧测力计的示数应该是200N,故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
9. 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分度值分别是0-5N和0.1N
B.测量时,在弹性限度内,弹簧测力计所受的拉力越大,弹簧就越长
C.弹簧测力计只能测竖直方向上的拉力而无法测出水平方向的拉力
D.测量时,物体对弹簧测力计有拉力,弹簧测力计对物体没有拉力
【答案】B
【解析】A.由图示弹簧测力计可以看出,其量程为0~5N,分度值为0.2N,故A错误;
B.在弹性限度内,弹簧测力计的弹簧伸长越长,它所受的拉力就越大,弹簧测力计的伸长量与拉力成正比,故B正确;
C.使用弹簧测力计既能测出重力又能测出水平方向上的拉力,只要拉力沿弹簧的轴线方向即可,故C错误;
D.物体间力的作用是相互的,测量时,物体对弹簧测力计有拉力,弹簧测力计对物体也有拉力,故D错误。
10. 如图四个完全相同弹簧秤,甲、乙均水平放置,丙、丁均竖直悬挂,四图中的弹簧秤均处于静止状态,已知弹簧秤的自身重力是1N,弹簧秤受到的拉力情况如图所示,则下列有关弹簧秤的示数说法正确的
是( )
A.甲为4N,乙为4N B.乙为3N,丙为5N
C.丙为5N,丁为3N D.丙为4N,丁为4N
【答案】D
【解析】对弹簧测力计进行受力分析,根据二力平衡的知识计算出它们的示数即可。
甲:测力计沿水平方向拉动,则它的示数等于拉力,即为4N;
乙:测力计沿水平方向拉动,它的示数等于挂钩上受到拉力,即为2N;
丙:测力计沿竖直方向拉动,它的示数等于挂钩上受到的拉力,为4N;
丁:测力计沿竖直方向拉动,它的示数等于拉力与测力计的自重之和,即为:3N+1N=4N。故选D。
二、填空题(共8题)
11. 如图是小红骑自行车在水平地面上匀速行驶时的情景。骑车时,用手握在把手两端比握在中间更容易控制方向,这表明力的 会影响力的作用效果;用力捏车闸时,车闸对手也产生了力,这个力 (填“是”或“不是”)弹力。
【答案】 作用点 是
【详解】力的三要素有:力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果。骑车时,用手握在把手两端比握在中间更容易控制方向,这表明力的作用点会影响力的作用效果。
物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力,生活中的拉力、压力、支持力都属于弹力,用力捏车闸时,车闸对手也产生了力,这个力是弹力。
12. 如图所示为中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。当用力拉弓弦时,弓弦被拉弯,说明力能改变物体的 _______,弓弦因发生 _______(选填“弹性”或“塑性”)形变产生了弹力;在一定限度内,形变越大,弹力越 _______。
【答案】 形状 弹性 大
【解析】在力的作用下弓的形状发生改变,由此可知,力可以使物体发生形变。
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,在一定限度内,形变越大,弹力越大。
13. 如图所示,小明用力按吹起的气球,气球发生______填“弹性”或“塑性”形变,这时手会感觉到气球对手有一个______的作用,以上事例还说明力的作用是______的。
【答案】 弹性 弹力 相互
【解析】外力撤去后,能够恢复原状的形变是弹性形变。小明用力按吹起的气球,离手后,气球会恢复原状,所以气球发生弹性形变。
手会感觉到气球对手有一个力的作用,这说明力的作用是相互的。
【点睛】只要一个物体对另一个物体施加了力,受力物体反过来也肯定会给施力物体增加一个力。这两个力大小相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上。
14. 将两根完全相同的弹簧一端分别固定在水平木板上,用大小相等的力F分别竖直上拉和竖直下压两根弹簧的另一端,弹簧的形变如图所示。此现象说明力的作用效果跟力的______有关。
【答案】方向
【解析】用相同大小的力拉弹簧和压弹簧,力的方向不同,弹簧的状态不同。左边的手拉弹簧,弹簧伸长;右边的手压弹簧,弹簧压缩,说明力的作用效果与力的方向有关。
15.如图甲所示,用扳手拧紧螺母, (填“A”或“B”)图所示的效果好,说明力的作用效果与 有关。如图乙所示是某人用大小相同的力作用于弹簧的情景,观察比较C、D两图,可知力的作用效果与力的 有关。
【答案】 B 力的作用点 方向
【解析】由A、B两图知,手对扳手作用力的作用点不同,由生活经验,用B效果好,这说明:力的作用效果与力的作用点有关。
由C图可知,手对弹簧的作用力方向向下,结果弹簧被压缩变短,由图D知,手对弹簧的作用力竖直向上,结果弹簧被拉伸变长,由此可见,力的方向不同,力的作用效果不同。
16. 如图所示,小南用两只手分别拉着钩在一起的弹簧测力计均已调零,发现弹簧测力计A的示数如图所示,此时,弹簧测力计B的示数是_______N,两个弹簧测力计之间彼此施加的力的关系是_______。
【答案】 2.6 (一对)相互作用力
【解析】两个弹簧测力计之间彼此施加的力是一对相互作用力。根据相互作用力的特点大小相等,所以两弹簧测力计的示数相等,故弹簧测力计B的示数等于弹簧测力计A的示数。A弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为2.6N。
17. 如图所示,弹簧测力计的示数是______N。
【答案】4.2
【解析】由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为4.2N。
18.如图所示,弹簧测力计的最小刻度是______N,物体所受的拉力大小为______N,弹簧测力计在使用前要进行______,使指针与零刻度线对齐。
【答案】0.2 3.4 调零
【解析】弹簧测量计每个大格的大小是1N,大格又分为5个小格,所以弹簧测力计的最小刻度是0.2N。
物体所受的拉力为
弹簧测力计在使用前应该先将指针调到零刻度线处。
三、简答与作图题(共7题)
19. 如图所示,圆柱形玻璃瓶中灌满水,把两端开口的细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入玻璃瓶中(细玻璃管与橡皮塞接触紧密),用手捏玻璃瓶,可以观察到细玻璃管中的水面上升,松手后细玻璃管中的水面恢复到原来位置。这两种现象分别说明了什么?(忽略温度对水的影响)
【答案】见解析
【解析】用手捏玻璃瓶,可以观察到细玻璃管中的水面上升,是因为玻璃瓶发生了微小形变,玻璃瓶的容积变小,将水挤到了玻璃管内,说明力可以改变物体的形状;松手后撤去了手对玻璃瓶的压力,细玻璃管中的水面恢复到原来位置,说明玻璃瓶恢复了原来的形状,说明玻璃瓶发生的是弹性形变。
20. 我国传统节日有悬挂灯笼的习俗,请在图中画出灯笼受到拉力F的示意图;
【答案】如图所示
【解析】灯笼受到拉力F为绳子对它的拉力,方向沿绳子向上,如图所示:
21. 画出小球与被压缩的弹簧接触时受到的弹力方向。
【答案】如图所示
【解析】小球受到弹簧水平向右的推力,作用点在弹簧与小球接触的位置,如图
22. 在图中画出足球静止时对水平地面压力F的示意图(作用点在O点)。
【答案】如图所示
【解析】选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F;如图所示。
23.(2025·黑龙江绥化)如图,请在图中画出物体A对竖直墙面的压力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】压力的方向垂直于接触面指向被压物体。物体A对竖直墙面的压力,作用点在墙面与A的接触处,方向水平向左,用带箭头线段表示,箭头向左,画垂足,标注F,如图所示:
24. (2025贵州)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】如图所示
【解析】桌面对茶杯的支持力作用在茶杯底部,方向向上,如图所示:
25. 如图,小球以一定速度冲上斜面并正在压缩弹簧,画出此时小球所受弹力和支持力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】由图可知,被压缩弹簧对小球的弹力作用在小球上,方向沿斜面向下;小球受到斜面的支持力作用,方向垂直斜面向上;如图所示:
四、探究与实验题(共4题)
26. 彭彭在老师的指导下观察和使用弹簧测力计。以下是他的实验过程,请你帮助他一起完成。
观察弹簧测力计的量程和分度值。使用前调零:把弹簧测力计竖直放置,让挂钩自然下垂,不挂重物,把指针调节到零刻度线上。如图甲所示。
(1)彭彭把文具袋挂在弹簧测力计的挂钩上,如图乙所示,待文具袋静止时,记录弹簧测力计的读数F1= ,文具袋所受重力大小是 。
(2)然后他把文具袋和弹簧测力计都放水平桌面上,直接用弹簧测力计沿着水平方向拖动文具袋,其操作过程俯视图如图丙、丁所示。则此时文具袋受到的拉力 1.2N(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
【答案】(1)1.9N;1.9N;(2)大于。
【解析】(1)从乙图可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,它的读数为1.9N,它的拉力和重力都为1.9N;
(2)因为他在竖直方向上给弹簧调零,再水平方向上测物体时,弹簧测力计的初始示数会在0刻度之上,而此时示数显示为1.2N,故拉力应大于1.2N。
27. (2026广东省广州市一模)小明计划制作一个简易弹簧测力计,要求:
①测量范围为0~30N;②分度值为1N;③用木板M做刻度板;④相邻两刻度线之间的距离相等且适当大一些。
为了满足上述要求,小明对已有四根弹簧做了如下测试:
如图1,把弹簧挂在竖直木板M上,测出弹簧原长l0,如图2,把30N的重物挂在弹簧下端,测出弹簧总长l。测试结果如下表。请你帮小明选择一根最合适的弹簧,并说明不选其他三根的理由。
弹簧代号
甲
乙
丙
丁
l0/cm
2.00
4.00
4.00
8.00
l/cm
20.00
2200
6.10
35.00
取走重物后弹簧能否恢复原状
不能
能
能
能
【答案】见解析
【解析】应选用乙弹簧制作一个简易弹簧测力计。不选用其他三根弹簧的理由是:
(1)弹簧测力计在取走重物后需恢复形变,即发生退行性变,而甲测力计不能,所以甲不能选取。
(2)丙弹簧原长4.00cm,把30N的重物挂在弹簧下端后,弹簧总长l=6.10cm,形变量太小,不能满足邻两刻度线之间的距离适当大一些的要求。
(3)丁弹簧最终长度为35cm,大于木板长度30cm,所以丁不可以。
28.在学习了弹力及弹簧测力计的相关知识后,韩露同学发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,由此她想探究“弹簧的伸长量ΔL与它所受到的拉力F大小的关系”,于是她采用了图一的装置进行了探究。
(1)要完成实验,除了需要如图一所示的铁架台、一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(已知每个钩码重0.5N)以外,还需要的测量仪器是 。
(2)通过实验,同学收集了弹簧受到大小不同的拉力F以及所对应的弹簧长度L,并在坐标纸上绘制了图二的图像。分析图像可知:
①该弹簧的原长L0为 cm,当弹簧受到2N的拉力时,弹簧伸长量ΔL为 cm。
②可以得到的实验结论是 。
③用该弹簧制作一只弹簧测力计,其量程是 N。
(3)实验中,有同学认为可以用弹簧测力计代替钩码,勾住弹簧下端向下拉,来改变力的大小,力的数值由弹簧测力计读出。你认为本次实验用弹簧测力计还是用钩码探究更好一些?答: (选填“弹簧测力计”或“钩码”);理由是 。
【答案】(1)刻度尺;(2)①2;4;②在弹性限度内,弹簧的伸长量ΔL与它所受到的拉力F成正比;③2.5;(3)钩码;弹簧测力计难控制,力的大小、弹簧的伸长量不易准确测定。
【解析】(1)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,而长度的测量工具为刻度尺,所以需要刻度尺;
(2)①当弹簧所受的拉力为0时弹簧的长度为原长,由图二可知弹簧的原长L0为2cm;且当弹簧受到2N的拉力时,弹簧的长度L为6cm,则ΔL=L﹣L0=6cm﹣2cm=4cm;
②分析图二中的数据可以得出结论:在弹性限度内,弹簧的伸长量ΔL与它所受到的拉力F成正比;
③根据图二可以分析出拉力每增加0.5N弹簧伸长1cm,当超过2.5N时,这一规律被打破,因此可以断定用该弹簧制的弹簧测力计的量程是2.5N;
(3)根据题意可知,用弹簧测力计不易控制拉力的大小和方向,弹簧的伸长量也不易测量准确,另外弹簧测力计有自重,向下拉时实际拉力大于测力计的示数,结果不准确,所以用钩码好。
29. 在“制作橡皮筋测力计”的活动中,小华先探究橡皮筋的伸长量与拉力的关系。实验器材有:一根橡皮筋、若干个相同的钩码(每只钩码重)、铁架台和细线。
(1)要完成实验,还需要的测量器材是___________;
(2)利用提供的器材进行实验,得出了如下数据:
拉力(钩码总重)
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
橡皮筋的伸长量
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
3.8
3.9
根据实验数据,可以得出的结论是:在一定范围内,橡皮筋的伸长量与所受拉力成_______;如果用此橡皮筋制作成一个刻度均匀的测力计,其最大测量值是_____N;
(3)小华利用三个完全相同的小桶盛满三种液体,用此测力计称出每个小桶和液体的总重力,记录的数据见下表:
液体种类
酒精
水
盐水
测力计的示数
2.6
2.8
3.0
①若酒精的密度为,根据表格中的数据,求小桶的重力为_______,盐水的密度为__________。
②通过分析比较上表,小华推测在液体密度与测力计示数之间有一定的规律,下列图像中能正确反映这一规律的图像是___________
【答案】(1) 刻度尺(2) 正比 6##6.0 (3) 1.8N,1.2g/cm3 C
【解析】(1)由表格可知还有长度的数据,故还需要测量长度的器材是刻度尺。
(2)由表中数据可知,拉力为0~6.0N时,拉力增大几倍,伸长量增大几倍,可以得到在一定范围内,橡皮筋的伸长量与所受拉力成正比;由于拉力超过6N时,弹簧伸长的长度和拉力已不成正比,故做成的测力计最大测量值为6N。
(3)①由表格中数据知,称出酒精和小桶的总重力为2.6N,则
G桶+ρ酒精Vg=G1
G桶+0.8×103kg/m3×10N/kg×V=2.6N①
称出水和小桶的总重力为2.8N,则
G桶+ρ水Vg=G2
G桶+1.0×103kg/m3×10N/kg×V=2.8N②
由①②解得
V=10-4m3,G桶=1.8N
称出盐水和小桶的总重力为3.0N,则G桶+ρ盐水Vg=G3
1.8N+ρ盐水×10N/kg×10-4m3=3.0N③
解得ρ盐水=1.2×103kg/m3=1.2g/cm3
②根据表格数据可知,液体的密度越大,测得液体和小桶的总重力越大,且不装入液体时,测力计的示数不为0(此时测力计测空桶的重);结合图像可知,只有C图像符合题意,故选C。
五、综合应用题(共1题)
30.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】(1)接触 (2)100 (3) 0.2
【解析】(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)由F=kx可得,该弹簧的弹性系数
(3)设弹簧原长为l,则
解得
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6.2 测量:用弹簧测力计测量力
【新教材沪科版】
【知识框架+知识精讲(3个知识归纳+3个题型)+课后作业】
模块二 知识精讲
情景导入
拉拉弹簧、捏捏气球,你会发现若要把弹簧拉得更长、把气球捏得更扁,需要的力会更大。那么,是否可利用物体形状改变的程度来测量力的大小?本节我们学习与弹力相关的内容。
知识归纳
【知识点1 弹力 】
1.弹性和塑性
(1)弹性:物体受力发生形变,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)塑性:有些物体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性形变,物体的这种性质叫做塑性。
2.弹力
(1)概念:
如图甲所示,运动员向下压跳板,跳板受压后变弯,发生形变。同时,由于力的作用是相互的,变弯的跳板也在向上推运动员。在图乙中, 当用手压(或拉)弹簧时,弹簧受力发生弹性形变;同样,由于力的作用是相互的,弹簧对手也产生一个推(或拉)的力。这说明,物体发生弹性形变后会产生力。这种因物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力(elastic force)。常见的弹力有压力、支持力、拉力等。
(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。 弹力产生于直接接触的物体之间,任何物体只要发生弹性形变,就一定会产生弹力,不相互接触的物体之间不会发生弹力作用。
(3)弹力的大小:与弹性形变的程度有关,在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
(4)弹力的方向:总跟形变的方向相反,与物体恢复形变的方向一致。
说明:几种弹力及其方向问题(涉及弹力作图时易错的知识点)
A. 压力的方向:垂直于接触面而指向被压的物体。
B. 支持力的方向:垂直于接触面而指向被支持的物体。
C. 绳子拉力的方向:沿着绳指向绳子收缩的方向。
D.弹簧弹力方向:沿着弹簧指向形变的相反方向。
(5)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。因此,使用弹簧时不能超过它的弹性限度,否则会损坏弹簧。
易错点:对弹力与形变的关系的理解
(1)有弹力必有形变;有形变不一定有弹力,只有弹性形变才会产生弹力。
(2)弹力是接触力,物体不接触不会产生弹力。
(3)生活中的推力、拉力、压力、支持力等都是弹力。
【例1】 (2026四川雅安)如图甲,撑竿跳高运动员将竿压弯,松手后竿恢复原状,竿的形变程度越大,对运动员产生的弹力越_____;如图乙,百米赛跑比赛时,运动员的脚向后蹬地从而获得向前的力,说明物体间力的作用是_____的。
【答案】 大 相互
【解析】在弹性限度内,弹性物体的形变程度越大,产生的弹力就越大,所以撑竿形变程度越大,对运动员产生的弹力越大。
运动员脚向后蹬地时,脚对地面施加向后的力,同时地面也会对脚施加一个向前的反作用力,这体现了力的作用是相互的。
【变式1-1】如图所示,弹簧的一端固定在墙上,在弹性限度内,另一端用手向右拉长弹簧,且保持不动,下面有关说法不正确的是( )
A. 弹簧产生的弹力的施力物体是“弹簧”
B. 弹簧产生的弹力的受力物体是“手和墙”
C. 手受到弹力是因为弹簧发生了弹性形变
D. 手受到弹力是因为手发生了弹性形变
【变式1-2】下列应用属于利用物体具有弹性是( )
A. 捏橡皮泥 B. 在石头上刻字 C. 撑杆跳高 D. 用锤子打碎玻璃
【变式1-3】如图甲所示,弹簧的一端固定在木板上,如图乙用手向上拉弹簧,说明力能使物体发生______:如图丙用手向下压弹簧,要想说明力的作用效果与力的方向有关,则要使F1与F2的大小______(选填“相等”或“不相等”);图丙中手对弹簧的力是______(选填“手”或“弹簧”)形变产生的。
【知识点2 认识弹簧测力计】
1.弹簧测力计构造及原理
(1)用途:测量力的大小的工具。
(2)构造:弹簧测力计主要由弹簧、挂钩、指针和刻度盘等组成。
(3)原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。弹簧的伸长量指的是弹簧伸长后的长度减去原先的长度。
2.弹簧测力计的使用
(1)使用前
①看清它的测量范围和分度值。(如图所示,弹簧测力计的测量范围是0-5N,分度值0.2N)
②检查指针是否在零刻度线上,如果不在,应把指针调节到零刻度线上。
③轻轻拉动挂钩几次,防止弹簧被外壳卡住。
(2)使用时
①测量时,要使弹簧的伸长方向与所测拉力方向平行,避免弹簧与外壳发生摩擦。
②测量时,加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值。且要使弹簧测力计的中心轴线方向与拉力的方向一致。
③读数时,视线要正对刻度线,其示数=整刻度值+后面的小格数×最小分度值。(图中弹簧测力计示数=2.6N)
★特别提醒1: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。
★特别提醒2:弹簧测力计的示数,只看作用在钩上的拉力,钩上的拉力是多大,它的读数就是多大。
3. 其他类型的测力计
为了满足不同的测力需要,人们还制造了其他形式的测力计,如生活中常见的握力计和拉力计等。
【例2】(2026山东)东汉郑玄在注解《考工记·弓人》时写道“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺”。大意是……重物每增加一石,弓就会多张开一尺,示意如图。下列测量工具的工作原理与之相同的是( )
A. 弹簧测力计 B. 托盘天平 C. 刻度尺 D. 量筒
【答案】A
【解析】由题意可知,弓的形变量与所受外力成正比,即增加的力与增加的形变量成正比。
A.弹簧测力计的工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,和题干原理一致,故A符合题意;
B.托盘天平的原理是等臂杠杆,故B不符合题意;
C.刻度尺是依靠均匀刻度测量长度,故C不符合题意;
D.量筒是用来测量液体体积的工具,故D不符合题意。故选A。
【变式2-1】如图所示,使用弹簧测力计测量力时,弹簧测力计的放置,说法正确的是( )
A. 必须竖直放置
B. 必须水平放置
C. 不能斜放
D. 只要测力计内弹簧伸长方向与所测力的方向在一条直线上,竖放、横放、斜放都可以
【变式2-2】某同学用已校零的弹簧测力计测量一物体的重力时,误将物体挂在了拉环上,如图所示,当物体静止时,弹簧测力计的示数是2.2N,则该物体的重( )
A. 等于2.2N B. 小于2.2N C. 大于2.2N D. 无法确定
【变式2-3】用橡皮筋、回形针、棉线、小托盘、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。“0”刻度线应该标在( )
A. a点 B. b点 C. c点 D. a点、b点、c点都可以
【知识点3 实验:用弹簧测力计测量力】
【实验目的】
1. 了解弹簧测力计的构造,学会使用弹簧测力计。
2. 用弹簧测力计测量力的大小。
【实验器材】 弹簧测力计、钩码。
【实验步骤】
1. 观察弹簧测力计,明确其量程及分度值。
2. 检查弹簧测力计指针与零刻度线是否对齐。 若没有对齐,把指针调节到零刻度线上。
3. 将钩码悬挂于弹簧测力计挂钩上(如图), 读出钩码对弹簧测力计的拉力F,将测量结果记录
在自己设计的表格中。重复实验。
实验次数
钩码个数
弹簧测力计读数(N)
1
1
2
2
3
3
...
【实验结论】写出你的测量结果。
【交流讨论】
1. 若将钩码换成物理教科书,怎样测量书对弹簧测力计的拉力?
2. 怎样粗略测量一根细棉线能承受的最大拉力?
3. 用两个弹簧测力计在水平方向上互相拉,两个测力计的示数有什么关系?
【知识拓展】涉及弹簧伸长量与拉力关系的实验探究过程
如图所示,将弹簧固定在铁架台上,旁边立放一刻度尺,记下弹簧下端的初始位置,然后逐个增挂钩码,使弹簧所受的拉力逐渐增大,通过刻度尺读出每次弹簧的伸长量△l,将数据记录在下表中。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
钩码个数
0
1
2
3
4
5
6
7
弹簧伸长量△l/cm
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
4.5
【数据处理】
以钩码个数为横轴,以弹簧的伸长量△l为纵轴建立坐标系,将表中的数据在坐标轴上描点作图,得到钩码个数与△l的关系如下图所示。
【探究结论】
通过图象可以看出,在OA段,钩码个数越多,弹簧受到的拉力越大, 其伸长量就越长,弹簧的伸长量与拉力成正比,即在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。
【例3】(2025·四川乐山)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】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。
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。
【变式3-1】(2026四川成都一模)小聪打扫实验室时,发现地上有头发。他想测量头发能承受的最大拉力,于是把一根头发拴在弹簧测力计上用力拉,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 弹簧测力计使用前在受力方向上调零
B. 弹簧测力计的分度值是1N
C. 头发只受到图中左侧手施加的拉力
D. 一根头发能承受的最大拉力约为10N
【变式3-2】在“探究相互作用力的关系”的实验中,取A、B两个相同的弹资测力计,平放在水平桌面上,让它们互相钩挂在一起。
实验一:用两只手水平向左右两边拉A和B;
实验二:固定B,用手水平向左拉A;
如图所示,当弹簧测力计均静止时,观察弹簧测力计所显示的拉力大小,则:
(1)由图可知,所选弹簧测力计分度值为________N;
(2)弹簧测力计A在竖直方向上受到的合力为_________N;
(3)在第一次实验中,弹簧测力计A显示的是B对A的作用力F1,弹簧测力计B显示的是A对B的作用力F2,这两个相互作用力的关系是F1_______F2(选填“<”“>”或“=”);
(4)如果每只手的拉力均相同,那么,在两次实验中弹簧测力计B的示数________(选填“相等”或“不相等”)。
【变式3-3】小明同学在做“探究弹簧的伸长量与拉力大小的关系”实验时,得到如下数据:
拉力的大小/N
2
4
6
10
弹簧的长度/cm
16
17
18
20
弹簧的伸长/cm
1
2
3
5
实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧的长度恢复到15cm。
(1)请你分析表中的拉力大小与弹簧的长度之间的关系,可知拉力为8N时,弹簧的长度为______cm;
(2)分析弹簧的伸长量与拉力大小之间的关系,可得出结论:在弹性限度以内,______。
模块三 课后作业
一、选择题(共10题)
1. 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
2. 关于弹力的叙述正确的是( )
A.弹力的大小只与形变的程度有关;
B.压力、拉力、支持力都属于弹力;
C.放在桌面上的一根弹簧一定产生了弹力;
D.只有弹簧、橡皮筋等物体才可能产生弹力
3. 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
4. 把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,以下说法中正确的是( )
A. 木板被压弯是由于足球的重力造成的 B. 足球发生形变是由于足球对木板的压力
C. 足球受到支持力是因为木板发生了弹性形变 D. 木板产生的弹力就是足球对木板的压力
5.(2026·山东聊城·二模)某同学在课外活动上探究弹簧测力计的原理,如图所示将弹簧悬挂起来,下面挂上不同的钩码,分别测出弹簧各次的伸长量(在弹性限度内)。下列有关说法正确的是( )
A.实验现象表明力改变了物体的运动状态
B.弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越大
C.如果在天宫课堂上做这个实验,会观察到相同的实验现象
D.弹簧只受到拉力的作用
6. 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
7. 在弹性限度内,弹簧秤下挂一个钩码时,其长为5cm,挂2个钩码时长度为6cm,挂4个钩码时弹簧的伸长量为( )
A. 4cm B. 6cm C. 7cm D. 8cm
8. 如图所示,两只手各用200N的力沿相反方向拉一弹簧测力计的两端,此时测力计的示数应该是( )
A. 0N B. 100N C. 200N D. 400N
9. 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分度值分别是0-5N和0.1N
B.测量时,在弹性限度内,弹簧测力计所受的拉力越大,弹簧就越长
C.弹簧测力计只能测竖直方向上的拉力而无法测出水平方向的拉力
D.测量时,物体对弹簧测力计有拉力,弹簧测力计对物体没有拉力
10. 如图四个完全相同弹簧秤,甲、乙均水平放置,丙、丁均竖直悬挂,四图中的弹簧秤均处于静止状态,已知弹簧秤的自身重力是1N,弹簧秤受到的拉力情况如图所示,则下列有关弹簧秤的示数说法正确的
是( )
A.甲为4N,乙为4N B.乙为3N,丙为5N
C.丙为5N,丁为3N D.丙为4N,丁为4N
二、填空题(共8题)
11. 如图是小红骑自行车在水平地面上匀速行驶时的情景。骑车时,用手握在把手两端比握在中间更容易控制方向,这表明力的 会影响力的作用效果;用力捏车闸时,车闸对手也产生了力,这个力 (填“是”或“不是”)弹力。
12. 如图所示为中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。当用力拉弓弦时,弓弦被拉弯,说明力能改变物体的 _______,弓弦因发生 _______(选填“弹性”或“塑性”)形变产生了弹力;在一定限度内,形变越大,弹力越 _______。
13. 如图所示,小明用力按吹起的气球,气球发生______填“弹性”或“塑性”形变,这时手会感觉到气球对手有一个______的作用,以上事例还说明力的作用是______的。
14. 将两根完全相同的弹簧一端分别固定在水平木板上,用大小相等的力F分别竖直上拉和竖直下压两根弹簧的另一端,弹簧的形变如图所示。此现象说明力的作用效果跟力的______有关。
15.如图甲所示,用扳手拧紧螺母, (填“A”或“B”)图所示的效果好,说明力的作用效果与 有关。如图乙所示是某人用大小相同的力作用于弹簧的情景,观察比较C、D两图,可知力的作用效果与力的 有关。
16. 如图所示,小南用两只手分别拉着钩在一起的弹簧测力计均已调零,发现弹簧测力计A的示数如图所示,此时,弹簧测力计B的示数是_______N,两个弹簧测力计之间彼此施加的力的关系是_______。
17. 如图所示,弹簧测力计的示数是______N。
18.如图所示,弹簧测力计的最小刻度是______N,物体所受的拉力大小为______N,弹簧测力计在使用前要进行______,使指针与零刻度线对齐。
三、简答与作图题(共7题)
19. 如图所示,圆柱形玻璃瓶中灌满水,把两端开口的细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入玻璃瓶中(细玻璃管与橡皮塞接触紧密),用手捏玻璃瓶,可以观察到细玻璃管中的水面上升,松手后细玻璃管中的水面恢复到原来位置。这两种现象分别说明了什么?(忽略温度对水的影响)
20. 我国传统节日有悬挂灯笼的习俗,请在图中画出灯笼受到拉力F的示意图;
21. 画出小球与被压缩的弹簧接触时受到的弹力方向。
22. 在图中画出足球静止时对水平地面压力F的示意图(作用点在O点)。
23.(2025·黑龙江绥化)如图,请在图中画出物体A对竖直墙面的压力的示意图。
24. (2025贵州)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。
25. 如图,小球以一定速度冲上斜面并正在压缩弹簧,画出此时小球所受弹力和支持力的示意图。
四、探究与实验题(共4题)
26. 彭彭在老师的指导下观察和使用弹簧测力计。以下是他的实验过程,请你帮助他一起完成。
观察弹簧测力计的量程和分度值。使用前调零:把弹簧测力计竖直放置,让挂钩自然下垂,不挂重物,把指针调节到零刻度线上。如图甲所示。
(1)彭彭把文具袋挂在弹簧测力计的挂钩上,如图乙所示,待文具袋静止时,记录弹簧测力计的读数F1= ,文具袋所受重力大小是 。
(2)然后他把文具袋和弹簧测力计都放水平桌面上,直接用弹簧测力计沿着水平方向拖动文具袋,其操作过程俯视图如图丙、丁所示。则此时文具袋受到的拉力 1.2N(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
27. (2026广东省广州市一模)小明计划制作一个简易弹簧测力计,要求:
①测量范围为0~30N;②分度值为1N;③用木板M做刻度板;④相邻两刻度线之间的距离相等且适当大一些。
为了满足上述要求,小明对已有四根弹簧做了如下测试:
如图1,把弹簧挂在竖直木板M上,测出弹簧原长l0,如图2,把30N的重物挂在弹簧下端,测出弹簧总长l。测试结果如下表。请你帮小明选择一根最合适的弹簧,并说明不选其他三根的理由。
弹簧代号
甲
乙
丙
丁
l0/cm
2.00
4.00
4.00
8.00
l/cm
20.00
2200
6.10
35.00
取走重物后弹簧能否恢复原状
不能
能
能
能
28.在学习了弹力及弹簧测力计的相关知识后,韩露同学发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,由此她想探究“弹簧的伸长量ΔL与它所受到的拉力F大小的关系”,于是她采用了图一的装置进行了探究。
(1)要完成实验,除了需要如图一所示的铁架台、一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(已知每个钩码重0.5N)以外,还需要的测量仪器是 。
(2)通过实验,同学收集了弹簧受到大小不同的拉力F以及所对应的弹簧长度L,并在坐标纸上绘制了图二的图像。分析图像可知:
①该弹簧的原长L0为 cm,当弹簧受到2N的拉力时,弹簧伸长量ΔL为 cm。
②可以得到的实验结论是 。
③用该弹簧制作一只弹簧测力计,其量程是 N。
(3)实验中,有同学认为可以用弹簧测力计代替钩码,勾住弹簧下端向下拉,来改变力的大小,力的数值由弹簧测力计读出。你认为本次实验用弹簧测力计还是用钩码探究更好一些?答: (选填“弹簧测力计”或“钩码”);理由是 。
29. 在“制作橡皮筋测力计”的活动中,小华先探究橡皮筋的伸长量与拉力的关系。实验器材有:一根橡皮筋、若干个相同的钩码(每只钩码重)、铁架台和细线。
(1)要完成实验,还需要的测量器材是___________;
(2)利用提供的器材进行实验,得出了如下数据:
拉力(钩码总重)
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
橡皮筋的伸长量
0
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
3.8
3.9
根据实验数据,可以得出的结论是:在一定范围内,橡皮筋的伸长量与所受拉力成_______;如果用此橡皮筋制作成一个刻度均匀的测力计,其最大测量值是_____N;
(3)小华利用三个完全相同的小桶盛满三种液体,用此测力计称出每个小桶和液体的总重力,记录的数据见下表:
液体种类
酒精
水
盐水
测力计的示数
2.6
2.8
3.0
①若酒精的密度为,根据表格中的数据,求小桶的重力为_______,盐水的密度为__________。
②通过分析比较上表,小华推测在液体密度与测力计示数之间有一定的规律,下列图像中能正确反映这一规律的图像是___________
五、综合应用题(共1题)
30.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。
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