6.2 怎样测量和表示力
知识点一 测量力的大小
1.实验室中常用来测量力的大小的工具:弹簧测力计。
2.弹簧测力计的制作原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长也就越大,即弹簧的伸长跟受到的拉力成正比,所以弹簧测力计的刻度是均匀的。
3.弹簧测力计的主要构造:一根弹性很好的弹簧、指针、挂钩、外壳、吊环、刻度盘。
4.弹簧测力计的使用方法:
(1)使用前,要观察弹簧测力计的零刻度线、量程和分度值,检查指针是否对准零刻度线,若没对准,应校零,否则测量值将偏大或偏小。同时要来回拉动挂钩几次,防止弹簧被外壳卡住;
(2)测量时,加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程,否则会破坏弹簧测力计;
(3)在测量过程中,所测力的方向应与弹簧轴线一致,避免由于弹簧跟外壳发生摩擦而造成较大的测量误差;
(4)读数时,视线应与刻度板面垂直。
例1 使用弹簧测力计时,下面几种说法中错误的是( )
A.弹簧测力计必须竖直放置,不得倾斜
B.使用中,弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦
C.使用前必须检查指针是否指在零刻度上
D.使用时,必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的测量范围
解析:测量力的大小时,只要使用时力的方向应与弹簧的轴线一致即可,不一定竖直放置,选项A错误;使用中,弹簧、指针、挂钩不能与外壳摩擦,否则会影响实验的结果,选项B正确;每次使用弹簧测力计时都要观察指针是否指在零点,不在零点的就要校零,选项C正确;加在弹簧测力计上的力,不能超出弹簧测力计的测量范围,选项D正确。
答案:A
点拨:本题考查的是弹簧测力计的使用方法和使用时的注意事项,弹簧测力计是我们研究力学时都要用到的,需要掌握。
知识点二 用图表示力
1.力的示意图:用一条带箭头的线段表示力的三要素的方法。
(1)力的作用点:线段的起点或终点表示力的作用点;
(2)力的方向:箭头的方向表示力的方向;
(3)力的大小:线段的长短表示力的大小。
2.力的示意图的画法:
(1)力的作用点要画在受力物体上;
(2)沿力的方向画一条线段,在同一图中,力的大小相同,线段长度画一样长;力的大小不同,力大的线段应画长,力小的线段应画短;
(3)在线段的末端画上箭头,并在线段的末端旁标注力的符号,有时还要标出力的大小。
例2 力可以用带箭头的线段表示:线段是按一定比例(标度)画出的,它的长短表示力的大小,箭头的指向表示力的方向,箭尾通常表示力的作用点,此即为力的图示。如图所示,物体A同时受到水平向右的拉力F1=40N和与水平方向成30°角的斜向右上方的拉力F2=60N的作用。请按照图中力F1的图示,用相同的比例(标度)在图中画出F2的图示。
解析:根据题意可知,已知标度和作用点,从F1的作用点,沿水平方向成30°角的斜向右上方的位置,画出三段标度的长线段,表明拉力F2=60N即可,如图所示。
点拨:此题考查了力的图示的画法,力的图示比示意图要求更加严格,在作图时,注意线段的长度必须与标度统一起来。
易错点 搞不清弹簧测力计的弹簧的伸长与所受拉力关系造成错误
弹簧测力计是根据在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长也就越大,即弹簧的伸长跟受到的拉力成正比的原理工作的。但弹簧的伸长的长度与弹簧的长度是两回事,弹簧伸长的长度即弹簧受力后变化的长度。
例3 几个同学用同一弹簧拉力器比试臂力,拉力器上有三根弹簧,结果每个人都能把手臂撑直(弹簧拉力器未损坏),则( )
A.臂力大的人所用拉力大
B.手臂长的人所用拉力大
C.体重大的人所用拉力大
D.每个人所用的力一样大
解析:因为弹簧伸长的长度与弹簧所受的拉力的大小成正比,弹簧的原长是一固定值,但每个人手臂的长短不同,所以手臂越长的人撑直手臂时把弹簧拉得越长,所用的拉力也就越大,因此选项B正确。本题容易选错答案,主要是对手臂长撑直弹簧拉得越长,与所用拉力的关系搞不清出现错误。
答案:B