第二节 测量：用弹簧测力计测量力（导学案）物理新教材沪科版八年级全一册

该初中物理导学案聚焦“用弹簧测力计测量力”，核心知识点涵盖弹性形变与范性形变、弹力的产生条件及弹簧测力计的原理、构造与使用。通过自主预习铺垫形变和弹力基础，课堂探究以四个递进环节构建从概念理解到实验操作的学习支架，衔接前后知识脉络。 这份导学案特色鲜明，通过讨论交流、例题分析和自制测力计等实验活动，培养学生科学探究能力。结合口罩、握力计等生活实例，强化物理观念中的相互作用观念，习题设计注重误差分析与规范操作，体现科学思维的科学推理和质疑创新，助力学生提升实践能力与核心素养。

第二节 测量：用弹簧测力计测量力 （导学案） 【学习目标】 1. 能区分弹性形变与范性形变，理解弹力的概念与产生条件，能识别生活中常见的弹力。 2. 了解弹簧测力计的基本构造与工作原理，明确量程、分度值的物理意义。 3. 掌握弹簧测力计的规范使用方法，能独立完成测力实验，准确读取测量数值。 4. 能分析弹簧测力计使用中的常见操作错误与误差来源，了解生活中其他形式的测力计。 【学习重点】 1. 弹力的产生条件与常见弹力的识别 2. 弹簧测力计的工作原理与正确使用方法 【学习难点】 1. 弹力产生的条件判断与弹力方向理解 2. 弹簧测力计的规范操作与误差分析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体受到外力后发生的形状变化叫做形变；撤去外力后能自动恢复原状的形变叫做弹性形变；不能自动恢复原状的形变叫做范性形变。 2. 物体发生弹性形变后产生的力叫做弹力；我们常见的拉力、压力、支持力等，本质上都属于弹力。 3. 弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越大。 4. 弹簧测力计主要由弹簧、刻度盘、指针、外壳、挂钩等部分组成。 5. 使用弹簧测力计前，需要观察它的量程和分度值，还要检查指针是否对准零刻度线，若未对齐需进行校零。 6. 测量时，要使弹簧测力计内弹簧的轴线方向跟所测力的方向在同一直线上，弹簧不能靠在刻度盘上；被测力的大小不能超过弹簧测力计的量程。 【课堂探究】 探究一、弹力与形变 1. 形变的两种类型 • 弹性形变：撤去外力后，物体能自动恢复原状的形变，例如被拉长的弹簧、压弯的跳板、拉弯的弓。 • 范性形变：撤去外力后，物体不能自动恢复原状的形变，例如被捏扁的橡皮泥、被弯折的铁丝。 2. 弹力 • 定义：因物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力。 • 产生条件：① 两个物体相互接触；② 接触处发生弹性形变。 • 常见弹力：拉力、压力、支持力、推力等，本质都是物体发生弹性形变产生的弹力。 【讨论交流】 1. 相互接触的物体之间一定能产生弹力吗？请举例说明。 相互接触的物体之间不一定能产生弹力。弹力产生需要同时满足两个条件：物体相互接触，且接触处发生弹性形变。 例如：将两个正方体木块并排静止放在水平桌面上，两木块虽然相互接触，但彼此之间没有挤压、没有发生弹性形变，因此它们之间没有弹力。 2. 放在水平桌面上的课本，受到的支持力是哪个物体发生弹性形变产生的？课本对桌面的压力又是哪个物体形变产生的？ 课本受到的支持力，是桌面发生弹性形变而产生的；课本对桌面的压力，是课本发生弹性形变而产生的。 【例题1】（多选）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。 探究二、弹簧测力计的原理与构造 1. 工作原理 在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长（弹簧的伸长量与受到的拉力成正比）。弹簧测力计正是利用这一性质，通过伸长量反映力的大小。 2. 基本构造 弹簧测力计主要由弹簧、刻度盘、指针、挂钩、外壳、吊环组成。 3. 其他测力计 为满足不同测力需求，生活中还有握力计、拉力计等多种形式的测力计，均利用弹性形变的规律测量力的大小。 【讨论交流】 1. 为什么弹簧测力计不能测量超过其量程的力？ 弹簧测力计的工作原理基于弹性限度内弹簧的伸长量与拉力成正比的规律。如果被测力超过量程，弹簧的形变会超出弹性限度，发生范性形变，撤去外力后弹簧无法恢复原状，会损坏弹簧测力计，同时测量结果也不再准确。 2. 弹簧的 “伸长量” 和 “弹簧的总长度” 是同一个物理量吗？请说明理由。 不是同一个物理量。 弹簧的总长度 = 弹簧的原长 + 弹簧的伸长量；而弹簧的伸长量是弹簧受力后相对于原长伸长的长度，等于弹簧总长度减去原长。弹簧测力计反映的是伸长量与拉力的对应关系，而非总长度与拉力的关系。 【例题2】如图所示，有一根弹簧测力计，由于某种原因，它表面的刻度值没有了，但弹簧测力计的其他部件都完好。为了利用这把弹簧测力计，现把一小段长度均匀分割的刻度线粘贴到弹簧测力计上，当用10N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线5下面的第三条黑线位置；当用20N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线7上面第二条刻度线的位置，由此可知，利用图的刻度线，此弹簧测力计能够测量的范围是 _________。如果将刻度线的粘贴位置向挂钩方向移动一小段，则此时弹簧测力计能够测得的最大值与最小值之差将_______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 不变 【解析】[1]弹簧在弹性限度内，伸长量与所受拉力成正比。观察刻度可知：刻度从5cm到8cm共3个大格，每个大格分5个小格。当用10N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线5下面的第三条黑线位置；当用20N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线7上面第二条刻度线的位置，这说明了弹簧测力计受到的拉力增大10N时，弹簧的伸长是5个小格，所以每伸长一个小格所用的拉力为2N。当指针指在5cm时，是在10N上方的三格处，其示数为 当指针指在8cm时，是在20N下方的7格处，其示数为 故弹簧测力计能够测量的范围是。 [2]弹簧测力计能够测得的最大值与最小值之差就是量程，和弹簧测力计旁边的刻线是没有关系的，刻度只是整体移动，刻度的总长度不变，因此，其最大值和最小值的差值不变。 探究三、弹簧测力计的正确使用 1. 使用前：三看一调 • 看量程：明确测力计的测量范围，待测力的大小必须在量程之内； • 看分度值：明确刻度盘上每一小格代表的力的大小，保证读数准确； • 看指针：检查指针初始位置是否对准零刻度线； • 校零：若指针未对齐零刻度线，调节指针至零刻度线位置。 2. 使用与读数 • 测力时，弹簧的轴线方向要与所测力的方向保持一致，避免弹簧与外壳摩擦影响测量结果； • 读数时视线与刻度盘垂直，根据指针稳定后的位置读取数值； • 测量过程中挂钩不能与外壳接触，防止产生额外摩擦。 【讨论交流】 1. 弹簧测力计只能竖直放置使用吗？请说明理由。 这种看法不正确，弹簧测力计不是只能竖直放置使用。 弹簧测力计可以测量任意方向的力，只要保证测力计内弹簧的轴线方向与所测力的方向在同一条直线上，避免弹簧与外壳产生摩擦，就可以准确测量，例如水平测量拉力、倾斜测量拉力都可以正常使用。 2. 若弹簧测力计使用前指针在零刻度线下方，未校零就直接测量，最终测量结果会偏大还是偏小？ 最终测量结果会偏大。 使用前指针在零刻度线下方，说明未测力时指针就已有大于零的示数，测量时最终的读数会包含这部分初始的零误差，因此测得的力的大小会比真实值偏大。 【例题3】如图中，弹簧测力计的量程是__________N，弹簧测力计的读数是______N。如果错将测力计倒着使用，测量结果将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 1.8 偏大 【解析】弹簧测力计的量程是它可测量的力的范围，由图可知该弹簧测力计最大能测量5N的力，因此量程为。 弹簧测力计的分度值为0.1N，指针指向1.8N刻度处，读数为1.8N。 弹簧测力计自身有重力，倒着使用时，弹簧会额外承担测力计自身的重力，因此最终测量结果会偏大。 探究四、实验：用弹簧测力计测量力 实验目的 1. 熟悉弹簧测力计的构造，掌握正确使用方法； 2. 用弹簧测力计测量不同物体的拉力大小。 实验器材 弹簧测力计、钩码、物理课本、细棉线。 实验步骤 1. 观察弹簧测力计，记录其量程和分度值； 2. 检查指针位置，调节指针至零刻度线完成校零； 3. 将钩码悬挂在挂钩上，待指针稳定后读数，记录拉力大小； 4. 更换不同数量的钩码，重复测量并记录数据； 5. 用棉线拴住物理课本，挂在测力计挂钩上，测量课本对测力计的拉力并记录。 交流讨论 1. 如何用弹簧测力计粗略测量一根细棉线能承受的最大拉力？ 测量方法：将细棉线的一端系在弹簧测力计的挂钩上，另一端固定，缓慢、均匀地增大拉力，直到细棉线刚好被拉断，此时弹簧测力计的示数就近似等于这根细棉线能承受的最大拉力。 2. 用两个弹簧测力计在水平方向互相对拉，两个测力计的示数有什么关系？这说明了什么物理规律？ 两个弹簧测力计的示数大小相等。 这一现象说明力的作用是相互的，一对相互作用力的大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上。 【例题4】弹簧有度，人生有尺；压而不垮，弹而有力！学校科创小组开启自制弹簧测力计之旅。 任务一：性能探究 （1）将弹簧A竖直悬挂在支架上，如图甲，用刻度尺测出弹簧原长__________； 用数字测力计竖直向下拉弹簧A，静止时记录拉力，并测出弹簧长度，改变拉力的大小，多次实验，记录数据； 换用外形相同材质不同的弹簧B重复上述实验步骤，分别计算弹簧A、B的伸长量，绘制弹簧的伸长量与拉力的关系图像，如图乙； （2）分析图像可知：在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成__________，若要制作精确度较高的测力计，应选择__________（选填“A”或“B”）弹簧。根据此规律制成的测力计刻度是__________（选填“均匀”或“不均匀”）的。 任务二：标定刻度 取一根与所选弹簧同规格的新弹簧开始制作测力计。 （3）定零刻度：将弹簧悬挂在竖直的木板上，如图丙，不挂钩码静止时，在指针处标记 “0”刻度线； 定主刻度：挂上一个钩码（每个0.5 N），待钩码静止时，在指针处标记“——0.5”刻度线；再依次挂2~8个钩码，分别标记相应刻度线，如图丁。为了让这个测力计更规范、更精准，请提出你的改进措施：_________________（一条即可）。 任务三：测试调整 （4）将改进后的自制测力计与标准数字测力计均调零后相互对拉，沿轴线缓慢拉动，使标准测力计示数为2.0 N，记录自制测力计示数。重复3次，数据如下表： 实验次数 标准测力计示数 自制测力计示数 1 2.0 2.0 2 2.0 1.8 3 2.0 1.9 ①计算偏差：偏差，式子中的为的平均值； ②根据偏差大小判断，该测力计的精确度等级是（ ） A．优（偏差≤0.1 N） B．良（0.1<偏差≤0.2 N） C．合格（0．2<偏差≤0.3 N） D．待改进（偏差>0.3 N）任务四：拓展创新 （5）用自制测力计设计一个能直接测量液体密度的“密度秤”。将一个重为1 N的小桶挂在挂钩上，测量时，在桶内加满待测液体，根据指针指示的刻度，可直接读出液体的密度。 ①“密度秤”的零刻度线应标在测力计的________N刻度线处； ②在桶内加满水，指针指在2 N刻度线处； ③在桶内加满某种液体，指针指在2.5 N刻度线处，此处标记的液体的密度值为_________。 【答案】（1）4.00；（2）正比 A 均匀；（3）将每一大格再细分成5个小格，减小分度值，提高精确度；（4）A；（5）1 1.5 【解析】（1）由题意得，刻度尺的分度值为0.1cm，刻度与4.00cm对齐，故弹簧原长为4.00cm。 （2）分析图乙可知：在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成正比（图像为过原点的直线）；制作精确度较高的测力计，需要弹簧在相同拉力下伸长量更大，这样刻度间距更大，读数更精确。由图可知，拉力相同时，弹簧A的伸长量更大，因此应选择A弹簧；因为伸长量与拉力成正比，所以制成的测力计刻度是均匀的。 （3）细化刻度：在之间再均匀等分，增加中间刻度线，提高分度值精度 （4）首先，计算自制测力计示数的平均值 标准测力计示数，因此 根据偏差大小判断：偏差为0.1N，满足，对应等级为优。故选A。 （5）当桶内不加液体时，弹簧测力计的示数等于小桶的重力，即1N。因此，“密度秤” 的零刻度线应标在测力计的1N刻度线处；桶内加满水时，测力计示数为2N，水的重力 ，水的质量 桶的容积（即液体体积） 桶内加满某种液体时，测力计示数为2.5N，液体的重力 液体的质量 液体的密度 【归纳整理】 第二节 测量：用弹簧测力计测量力 【课堂练习】 1．如图，玩具汽车停在模型桥面上。下列说法正确的是（　　） A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变 【答案】C 【解析】A．桥面受到向下的弹力，这个弹力的施力物体是汽车，因为汽车停在桥面上，汽车发生了弹性形变，要恢复原状，就会对与之接触的桥面产生向下的弹力，而不是因为桥梁发生了弹性形变，故A错误； B．汽车停在桥面上，汽车对桥面产生向下的压力，使桥面发生了弹性形变，从而桥面对汽车产生了向上的支持力，即汽车受到了弹力，故B错误； C．汽车受到向上的弹力，这个弹力的施力物体是桥梁，桥梁在汽车的压力作用下发生了弹性形变，要恢复原状，就会对与之接触的汽车产生向上的弹力，故C正确； D．汽车受向上的弹力，其施力物体是桥梁，是因为桥梁发生了弹性形变，而不是因为汽车发生了形变，故D错误。 故选C。 2．如图，两边同时用15N的水平力拉弹簧测力计，其示数为（　　） A．30N B．0N C．15N D．无法确定 【答案】C 【解析】弹簧测力计两边同时用15N的水平力拉时，弹簧测力计的示数等于挂钩这一端所受的拉力，因此弹簧测力计的示数为15N。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．小组同学在使用弹簧测力计测量拉力时，发现指针指在了0.2N处。多次拉动弹簧都无法使指针对准0刻度线，对此现象小组同学讨论后的说法如下，其中正确的是（　　） A．小张：该弹簧测力计已不能使用，必须换一个新的 B．小李：测量值仍准确，因为实验时误差不可避免 C．小王：仍可以直接测出拉力，但需要将读数加上0.2N D．小孙：仍可以直接测出拉力，但需要将读数减去0.2N 【答案】D 【解析】使用弹簧测力计测量拉力前，需要进行调零，无法调零的情况下可以继续测量力的大小，只是测量时的示数，减去测量前的示数0.2N即可，所以不需要换一个弹簧测力计测量，故ABC错误，D正确。 故选D。 4．几个同学用同一个弹性拉力器进行锻炼，如图所示，当他们都两臂张开伸直时（　　） A．力气大的人所用拉力大 B．手臂长的人所用拉力大 C．手臂粗的人所用拉力大 D．体重大的人所用拉力大 【答案】B 【解析】几个同学都把同一弹簧拉力器上的弹簧拉开，都把手臂伸直，手臂越长的人，弹簧的伸长量越大，人所用的拉力越大。故B符合题意，故ACD不符合题意。 故选B。 5．在弹性限度内，若弹簧第一次伸长2cm时，拉力为4N；若弹簧再伸长5cm，则拉力的大小为__________N。 【答案】14 【解析】由于在弹性限度内，弹簧的拉力大小与伸长量成正比，所以，当弹簧再伸长5 cm时，拉力的大小为 6．如图甲所示，体重为的小明用的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，此时弹簧对手的拉力大小为__________；手受到的拉力的施力物体是__________。如图乙所示，弹簧测力计的示数是__________。 【答案】 12 弹簧 3.6 【解析】[1]拉弹簧的力和弹簧对手的拉力是相互作用力，相互作用力大小相等，因为拉弹簧的力是12N，所以弹簧对手的拉力也是12N。 [2]手拉弹簧，弹簧拉手，故手受到的拉力的施力物体是弹簧。 [3]由图可知：弹簧测力计的测量范围是0～5N，分度值为0.2N，弹簧测力计的示数是3.6N。 7．练习使用弹簧测力计： （1）弹簧测力计是测量 _____ 的工具，它根据“在弹性限度内，弹簧 ________ 与所受的拉力成正比”的原理制成的。 （2）如图所示，该测力计的量程是 ________ N，分度值是 ________ N。 （3）该弹簧测力计的示数是 ________ N。 【答案】（1）力 伸长量；（2）0～5 0.2；（3）2.6 【解析】（1）弹簧测力计是测量力的工具，它根据“在弹性限度内，弹簧伸长量与所受的拉力成正比”的原理制成的。 （2）如图所示，该测力计的量程是0～5N，1N分成5个小格，所以分度值是0.2N。 （3）读数时，指针位于2N后第3个小格，因此示数为 8．在探究“橡皮筋伸长量ΔL与橡皮筋所受拉力F的关系”实验中，某实验小组的同学对A、B两根粗细不同的橡皮筋进行研究。将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（单个重力均为0.5N，如图甲所示），记录所挂钩码重力和橡皮筋的长度L，根据多组测量数据作出的图线如图乙所示，图线中PM、PN段为直线。 （1）本实验还需要的测量器材是_________；分析图乙信息可知：当挂3个钩码时，A橡皮筋的伸长量为_________cm； （2）实验中收集多组数据且用两根橡皮筋完成实验的目的是_________；分析数据可知，在一定范围内橡皮筋的伸长量ΔL与橡皮筋所受拉力F成_________。 【答案】（1）刻度尺 15；（2）寻找普遍规律 正比 【解析】（1）[1]为了测量橡皮筋伸长量ΔL，需要刻度尺测量橡皮筋的长度L。所以，本实验还需要的测量器材是刻度尺。 [2]根据图像乙分析可知，当拉力F为0时，A、B橡皮筋原长L均为5cm。当挂上3个钩码时，3个钩码总重为1.5N，此时橡皮筋所受拉力为1.5N，由图乙可知，此时橡皮筋A的长度为20cm，橡皮筋A伸长量为ΔLA＝20cm-5cm＝15cm （2）[1]实验是探究橡皮筋所受拉力F与橡皮筋伸长量ΔL的关系，实验中收集多组数据且用两根橡皮筋完成实验的目的是寻找普遍规律。 [2]分析数据可知，在一定范围内，拉力越大，橡皮筋伸长越长，橡皮筋的伸长量ΔL与受到的拉力F成正比。 9．实验是学生学好物理的重要手段，也是中学生必备的基本技能之一、亲爱的同学请你运用所学物理知识解答下面的问题。 （1）如图甲所示的弹簧测力计，使用前，要先______________，若直接使用它测量力的大小，则测出的结果比实际值偏______________（选填“大”或“小”）。如图乙所示的弹簧测力计的分度值是______________，量程是______________N。 （2）如图丙所示的圆筒测力计，每个色环刻度值为0.5N，则手对挂钩的拉力为______________N。 （3）如图丁是用弹簧测力计测拉力时的情景，这种测量操作是______________的（选填“正确”或“错误”），理由是：____________________________。 【答案】（1）校零 大 0.2N 0~5；（2）2.5；（3）错误 拉力方向与弹簧的轴线方向不一致 【解析】（1）[1][2]图甲中的弹簧测力计不能直接用来测量力的大小，因为指针没有指在零刻度线上，需要调零。若直接测量，所测得的结果比实际值偏大。 [3][4]图乙中的每1N被分成5等份，故该弹簧测力计的分度值是0.2N，弹簧测力计的最大刻度值是5N，因此量程是0~5N。 （2）图丙中每个色环代表0.5N，图中被拉出的色环有5个，则图示中手的拉力为0.5N×5=2.5N （3）[1][2]如图丁是用弹簧测力计测拉力时的情景，这种操作方法是错误的，使用它存在的错误是拉力方向与弹簧的轴线方向不一致，会由于存在较大的摩擦力导致测量结果不准确。 10．画出被压缩后的弹簧对物块弹力的示意图。 【答案】 【解析】被压缩弹簧对物块的弹力作用在物块上，方向水平向右，作用点画在物块的重心O上，由此画出被压缩弹簧对物块的弹力示意图，如图所示： 11．根据下列学科实践活动，回答问题： 自制简易测力计 [背景资料] 在学习了“弹力”后，某学习小组决定自制简易测力计，准备的材料如图甲所示（另有一把标准的测力计，图中未画出）。 [设计与制作] （1）小组成员借助标准的测力计，描绘了数根弹簧和橡皮筋的伸长量与所受拉力的关系（如图乙），大家一致认为选用弹簧来制作测力计更好，理由是：___________； （2）若选用图乙中b弹簧制作测力计，确定“0”和“2N”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的分度值为__________N； [检验与测试] （3）制作完成后发现测力计相邻刻度线的间距太小，可选图乙中_____________弹簧取代b弹簧制作测力计，理由是：___________； [反思与评价] （4）若手头仅有两根相同的b弹簧，在自制测力计时，如何进一步提高精确度：________；如何进一步扩大测量范围：_____________。 【答案】（1）在一定范围内，弹簧的伸长量与拉力成正比；（2）0.2；（3）a 拉力相同时，a的伸长量更大；（4）将两根b弹簧串联 将两根b弹簧并联 【解析】（1）根据图乙可知，在一定的拉力范围内，弹簧的伸长量与所受拉力成正比，但橡皮筋的伸长量与拉力之间的关系并不是成正比，难以标记刻度，且刻度之间也不均匀，测量误差较大，故选用弹簧来制作弹簧测力计。 （2）0和2N之间分成10等份，则每等份为0.2N，故该测力计的分度值为0.2N。 （3）[1][2]相邻刻度线之间的间距太小，说明在相同的拉力的情况下，弹簧的伸长量小，故应选用在相同拉力大小的情况下，伸长量更大的，故选a弹簧。 （4）[1]要提高精确度，即受到相同拉力时伸长量变大，据此分析可以将两根弹簧首尾相连串在一起使用，这样在相同拉力的情况下，伸长量为原来的两倍。 [2]要扩大测量范围，即在相同伸长量的情况下拉力要变大，故可以将两根弹簧并排接在一起使用，在相同的伸长量的情况下，拉力大小为原来的两倍。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 测量：用弹簧测力计测量力 （导学案） 【学习目标】 1. 能区分弹性形变与范性形变，理解弹力的概念与产生条件，能识别生活中常见的弹力。 2. 了解弹簧测力计的基本构造与工作原理，明确量程、分度值的物理意义。 3. 掌握弹簧测力计的规范使用方法，能独立完成测力实验，准确读取测量数值。 4. 能分析弹簧测力计使用中的常见操作错误与误差来源，了解生活中其他形式的测力计。 【学习重点】 1. 弹力的产生条件与常见弹力的识别 2. 弹簧测力计的工作原理与正确使用方法 【学习难点】 1. 弹力产生的条件判断与弹力方向理解 2. 弹簧测力计的规范操作与误差分析 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 物体受到外力后发生的形状变化叫做______；撤去外力后能自动恢复原状的形变叫做__________；不能自动恢复原状的形变叫做____________。 2. 物体发生____________后产生的力叫做弹力；我们常见的拉力、______、支持力等，本质上都属于弹力。 3. 弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的______就越大。 4. 弹簧测力计主要由弹簧、______、指针、______、挂钩等部分组成。 5. 使用弹簧测力计前，需要观察它的______和______，还要检查指针是否对准____________，若未对齐需进行______。 6. 测量时，要使弹簧测力计内弹簧的____________跟所测力的方向在同一直线上，弹簧不能靠在刻度盘上；被测力的大小不能超过弹簧测力计的______。 【课堂探究】 探究一、弹力与形变 1. 形变的两种类型 • 弹性形变：撤去外力后，物体能自动恢复原状的形变，例如被拉长的弹簧、压弯的跳板、拉弯的弓。 • 范性形变：撤去外力后，物体不能自动恢复原状的形变，例如被捏扁的橡皮泥、被弯折的铁丝。 2. 弹力 • 定义：因物体发生弹性形变而产生的力叫做弹力。 • 产生条件：① 两个物体相互接触；② 接触处发生弹性形变。 • 常见弹力：拉力、压力、支持力、推力等，本质都是物体发生弹性形变产生的弹力。 【讨论交流】 1. 相互接触的物体之间一定能产生弹力吗？请举例说明。 2. 放在水平桌面上的课本，受到的支持力是哪个物体发生弹性形变产生的？课本对桌面的压力又是哪个物体形变产生的？ 【例题1】（多选）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 探究二、弹簧测力计的原理与构造 1. 工作原理 在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长（弹簧的伸长量与受到的拉力成正比）。弹簧测力计正是利用这一性质，通过伸长量反映力的大小。 2. 基本构造 弹簧测力计主要由弹簧、刻度盘、指针、挂钩、外壳、吊环组成。 3. 其他测力计 为满足不同测力需求，生活中还有握力计、拉力计等多种形式的测力计，均利用弹性形变的规律测量力的大小。 【讨论交流】 1. 为什么弹簧测力计不能测量超过其量程的力？ 2. 弹簧的 “伸长量” 和 “弹簧的总长度” 是同一个物理量吗？请说明理由。 【例题2】如图所示，有一根弹簧测力计，由于某种原因，它表面的刻度值没有了，但弹簧测力计的其他部件都完好。为了利用这把弹簧测力计，现把一小段长度均匀分割的刻度线粘贴到弹簧测力计上，当用10N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线5下面的第三条黑线位置；当用20N的拉力拉弹簧测力计的挂钩时，弹簧测力计的指针刚好指在刻度线7上面第二条刻度线的位置，由此可知，利用图的刻度线，此弹簧测力计能够测量的范围是 _________。如果将刻度线的粘贴位置向挂钩方向移动一小段，则此时弹簧测力计能够测得的最大值与最小值之差将_______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 探究三、弹簧测力计的正确使用 1. 使用前：三看一调 • 看量程：明确测力计的测量范围，待测力的大小必须在量程之内； • 看分度值：明确刻度盘上每一小格代表的力的大小，保证读数准确； • 看指针：检查指针初始位置是否对准零刻度线； • 校零：若指针未对齐零刻度线，调节指针至零刻度线位置。 2. 使用与读数 • 测力时，弹簧的轴线方向要与所测力的方向保持一致，避免弹簧与外壳摩擦影响测量结果； • 读数时视线与刻度盘垂直，根据指针稳定后的位置读取数值； • 测量过程中挂钩不能与外壳接触，防止产生额外摩擦。 【讨论交流】 1. 弹簧测力计只能竖直放置使用吗？请说明理由。 2. 若弹簧测力计使用前指针在零刻度线下方，未校零就直接测量，最终测量结果会偏大还是偏小？ 【例题3】如图中，弹簧测力计的量程是__________N，弹簧测力计的读数是______N。如果错将测力计倒着使用，测量结果将______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 探究四、实验：用弹簧测力计测量力 实验目的 1. 熟悉弹簧测力计的构造，掌握正确使用方法； 2. 用弹簧测力计测量不同物体的拉力大小。 实验器材 弹簧测力计、钩码、物理课本、细棉线。 实验步骤 1. 观察弹簧测力计，记录其量程和分度值； 2. 检查指针位置，调节指针至零刻度线完成校零； 3. 将钩码悬挂在挂钩上，待指针稳定后读数，记录拉力大小； 4. 更换不同数量的钩码，重复测量并记录数据； 5. 用棉线拴住物理课本，挂在测力计挂钩上，测量课本对测力计的拉力并记录。 交流讨论 1. 如何用弹簧测力计粗略测量一根细棉线能承受的最大拉力？ 2. 用两个弹簧测力计在水平方向互相对拉，两个测力计的示数有什么关系？这说明了什么物理规律？ 【例题4】弹簧有度，人生有尺；压而不垮，弹而有力！学校科创小组开启自制弹簧测力计之旅。 任务一：性能探究 （1）将弹簧A竖直悬挂在支架上，如图甲，用刻度尺测出弹簧原长__________； 用数字测力计竖直向下拉弹簧A，静止时记录拉力，并测出弹簧长度，改变拉力的大小，多次实验，记录数据； 换用外形相同材质不同的弹簧B重复上述实验步骤，分别计算弹簧A、B的伸长量，绘制弹簧的伸长量与拉力的关系图像，如图乙； （2）分析图像可知：在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成__________，若要制作精确度较高的测力计，应选择__________（选填“A”或“B”）弹簧。根据此规律制成的测力计刻度是__________（选填“均匀”或“不均匀”）的。 任务二：标定刻度 取一根与所选弹簧同规格的新弹簧开始制作测力计。 （3）定零刻度：将弹簧悬挂在竖直的木板上，如图丙，不挂钩码静止时，在指针处标记 “0”刻度线； 定主刻度：挂上一个钩码（每个0.5 N），待钩码静止时，在指针处标记“——0.5”刻度线；再依次挂2~8个钩码，分别标记相应刻度线，如图丁。为了让这个测力计更规范、更精准，请提出你的改进措施：_________________（一条即可）。 任务三：测试调整 （4）将改进后的自制测力计与标准数字测力计均调零后相互对拉，沿轴线缓慢拉动，使标准测力计示数为2.0 N，记录自制测力计示数。重复3次，数据如下表： 实验次数 标准测力计示数 自制测力计示数 1 2.0 2.0 2 2.0 1.8 3 2.0 1.9 ①计算偏差：偏差，式子中的为的平均值； ②根据偏差大小判断，该测力计的精确度等级是（ ） A．优（偏差≤0.1 N） B．良（0.1<偏差≤0.2 N） C．合格（0．2<偏差≤0.3 N） D．待改进（偏差>0.3 N）任务四：拓展创新 （5）用自制测力计设计一个能直接测量液体密度的“密度秤”。将一个重为1 N的小桶挂在挂钩上，测量时，在桶内加满待测液体，根据指针指示的刻度，可直接读出液体的密度。 ①“密度秤”的零刻度线应标在测力计的________N刻度线处； ②在桶内加满水，指针指在2 N刻度线处； ③在桶内加满某种液体，指针指在2.5 N刻度线处，此处标记的液体的密度值为_________。 【归纳整理】 第二节 测量：用弹簧测力计测量力 【课堂练习】 1．如图，玩具汽车停在模型桥面上。下列说法正确的是（　　） A．桥面受向下的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 B．汽车没有发生形变，所以汽车不受弹力 C．汽车受向上的弹力，是因为桥梁发生了弹性形变 D．汽车受向上的弹力，是因为汽车发生了形变 2．如图，两边同时用15N的水平力拉弹簧测力计，其示数为（　　） A．30N B．0N C．15N D．无法确定 3．小组同学在使用弹簧测力计测量拉力时，发现指针指在了0.2N处。多次拉动弹簧都无法使指针对准0刻度线，对此现象小组同学讨论后的说法如下，其中正确的是（　　） A．小张：该弹簧测力计已不能使用，必须换一个新的 B．小李：测量值仍准确，因为实验时误差不可避免 C．小王：仍可以直接测出拉力，但需要将读数加上0.2N D．小孙：仍可以直接测出拉力，但需要将读数减去0.2N 4．几个同学用同一个弹性拉力器进行锻炼，如图所示，当他们都两臂张开伸直时（　　） A．力气大的人所用拉力大 B．手臂长的人所用拉力大 C．手臂粗的人所用拉力大 D．体重大的人所用拉力大 5．在弹性限度内，若弹簧第一次伸长2cm时，拉力为4N；若弹簧再伸长5cm，则拉力的大小为__________N。 6．如图甲所示，体重为的小明用的力沿水平方向向右拉一根轻质弹簧，此时弹簧对手的拉力大小为__________；手受到的拉力的施力物体是__________。如图乙所示，弹簧测力计的示数是__________。 7．练习使用弹簧测力计： （1）弹簧测力计是测量 _____ 的工具，它根据“在弹性限度内，弹簧 ________ 与所受的拉力成正比”的原理制成的。 （2）如图所示，该测力计的量程是 ________ N，分度值是 ________ N。 （3）该弹簧测力计的示数是 ________ N。 8．在探究“橡皮筋伸长量ΔL与橡皮筋所受拉力F的关系”实验中，某实验小组的同学对A、B两根粗细不同的橡皮筋进行研究。将橡皮筋的一端固定，另一端悬挂钩码（单个重力均为0.5N，如图甲所示），记录所挂钩码重力和橡皮筋的长度L，根据多组测量数据作出的图线如图乙所示，图线中PM、PN段为直线。 （1）本实验还需要的测量器材是_________；分析图乙信息可知：当挂3个钩码时，A橡皮筋的伸长量为_________cm； （2）实验中收集多组数据且用两根橡皮筋完成实验的目的是_________；分析数据可知，在一定范围内橡皮筋的伸长量ΔL与橡皮筋所受拉力F成_________。 9．实验是学生学好物理的重要手段，也是中学生必备的基本技能之一、亲爱的同学请你运用所学物理知识解答下面的问题。 （1）如图甲所示的弹簧测力计，使用前，要先______________，若直接使用它测量力的大小，则测出的结果比实际值偏______________（选填“大”或“小”）。如图乙所示的弹簧测力计的分度值是______________，量程是______________N。 （2）如图丙所示的圆筒测力计，每个色环刻度值为0.5N，则手对挂钩的拉力为______________N。 （3）如图丁是用弹簧测力计测拉力时的情景，这种测量操作是______________的（选填“正确”或“错误”），理由是：____________________________。 10．画出被压缩后的弹簧对物块弹力的示意图。 11．根据下列学科实践活动，回答问题： 自制简易测力计 [背景资料] 在学习了“弹力”后，某学习小组决定自制简易测力计，准备的材料如图甲所示（另有一把标准的测力计，图中未画出）。 [设计与制作] （1）小组成员借助标准的测力计，描绘了数根弹簧和橡皮筋的伸长量与所受拉力的关系（如图乙），大家一致认为选用弹簧来制作测力计更好，理由是：___________； （2）若选用图乙中b弹簧制作测力计，确定“0”和“2N”刻度后，两者之间分为10等份，则该测力计的分度值为__________N； [检验与测试] （3）制作完成后发现测力计相邻刻度线的间距太小，可选图乙中_____________弹簧取代b弹簧制作测力计，理由是：___________； [反思与评价] （4）若手头仅有两根相同的b弹簧，在自制测力计时，如何进一步提高精确度：________；如何进一步扩大测量范围：_____________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $