3.3 力
一、单选题
1.使用弹簧测力计测量力的过程中,有如下操作:
①调整弹簧测力计指针位置;②轻轻来回拉动两次挂钩;③待指针稳定后读数;④把待测力加在挂钩上;⑤观察弹簧测力计的量程,弄清刻度上每一小格表示多少牛,上述操作正确的顺序是( )
A.⑤①②④③ B.②①⑤④③ C.④①②⑤③ D.①②④⑤③
2.如图所示,甲、乙两同学沿水平方向分别向左、右用力拉弹簧测力计,测力计静止时示数为5N,若不计弹簧测力计自身的重力,如下列说法正确的是( )
A.甲对测力计的拉力是2.5N B.乙对测力计的拉力是5N
C.乙对测力计的拉力是I0N D.测力计对乙的拉力是10N
3.生活中,几位同学使用弹簧拉力器锻炼身体,每位同学都可以将弹簧拉力器拉开至两臂伸直,两臂伸直时(在弹性范围内),对弹簧拉力器拉力最大的是( )
A.力气大的同学
B.体重大的同学
C.手臂长的同学
D.因为弹簧拉力器相同,因此几个同学都一样大
4.为了庆祝节日,不少学校都在开展各种丰富多彩的文体活动,如图所示,为一学校甲、乙两班进行拔河比赛的情景,其中乙班取胜,则甲、乙两班的拉力( )
A.甲班拉力大 B.乙班拉力大
C.两个班拉力一样大 D.无法判断
5.在图中,A、B两球相互间一定有弹力作用的图是( )
A. B.
C. D.
二、简答题
6.学校实验室有一量程为0~5N的弹簧测力计,能否用其测量一质量为600g的物体的重力?
三、作图题
7.如图所示是运动员骑自行车比赛时的情景,请画出地面对自行车后轮作用力的示意图(O点是力的作用点)。
8.在图中画出物体A受到重力的示意图。
四、计算题
9.通过学习同学们知道在弹性限度以内,弹簧的伸长量 L与所受拉力F成正比,可用公式F=k L表示(其中k叫做弹簧的劲度系数,即弹性限度内弹簧所受的拉力F与其伸长量 L的比值,其单位为N/m。有两根轻质弹簧A和B,其劲度系数分别为k1=400N/m,k2=300N/m。(g取10N/kg)
(1)把弹簧A的一端固定在天花板上,用60N的力竖直向下拉弹簧A(如图甲),则弹簧A的伸长量 L是多少?
(2)把A、B两根弹簧连接起来,串联成一根长弹簧C,把这根长弹簧一端固定在天花板上(如图乙)。请找出:长弹簧C的劲度系数k与弹簧A、B劲度系数k1、k2的关系;(提示:长弹簧C受力后的伸长量等于A、B两根弹簧受力后伸长量之和)
(3)若将A、B弹簧如图丙并联起来,当挂钩受力时,两弹簧伸长量相同,当挂钩上挂14kg的重物时,A弹簧的伸长量是多少?
10.在排球比赛中,二传手传来排球,每次主攻手用力扣排球时,均可使球的速度、落地点的位置及球的旋转性不一样,这说明力可以__;同时,主攻手会感觉手痛,这是由于物体间__。
五、实验题
11.在“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时,同学们提出了下列四个猜想:
A.与接触面所受的压力大小有关;
B.与接触面的粗糙程度有关;
C.与接触面的面积大小有关;
D.与物体运动的速度大小有关。
实验室提供的器材有:木块、长木板、弹簧测力计、砝码、毛巾等。为了验证以上猜想,小明的实验小组按照如图甲、乙、丙所示的实验步骤进行实验:
实验次数 木块运动快慢 弹簧测力计示数(N)
1 较快 1.8
2 慢 1.8
3 较慢 1.8
(1)对比实验步骤 _____,可以验证猜想A;
(2)对比实验步骤甲和丙,可以验证猜想 _____(填猜想因素的符号);
(3)为了测量滑动摩擦力的大小,必须使木块在水平木板上做 _____运动,根据 _____测出木块与长木板间的摩擦力;
(4)小明利用图甲步骤中的实验装置验证猜想C。需再把木块 _____放,并按正确的方法拉动木块,发现两次弹簧测力计的示数相等。从而得出:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小 _____(填“有关”或“无关”);
(5)实验小组利用图乙步骤中的实验装置验证猜想D。该小组分别进行了三次实验,得到的实验数据如上表所示,分析表中数据,可以得出:_____。
12.在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中,小明用图的实验器材进行了实验,记录的结果如下表所示:
次数 接触面 压力/N 摩擦力/N
1 木块和木板 2 0.4
2 木块和木板 4 0.8
3 木块和棉布 2 0.6
4 木块和毛巾 4 1.2
(1)实验中应________拉动木块在水平木板上做直线运动。
(2)在这个实验中,小刚使用的是控制变量法,在第1、2次实验中得到的结论是: 接触面粗糙程度相同时,压力越小,摩擦力________。
(3)在研究接触面粗糙程度对摩擦力大小的影响时,可采用第________次的实验结果,得到结论是:压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越_______。
13.小明弯曲手中的钢锯片,感觉到弹力大小与钢锯片的弯曲程度有关,他猜想,弹力大小可能还跟钢锯片的长度有关。于是,他和同学合作进行了探究。如图甲所示,将钢锯片夹在厚书内,伸出的长度(简称长度)用L表示;钢锯片的形变量(弯曲程度)用末端偏移量x表示,钢锯片弹力用F表示,其大小等于测力计的读数。
实验数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
长度L/cm 15 20 25 25 25 25 25 25 25 25
形变量x/cm 2 2 1 2 3 4 5 6 7 8
弹力F/N 0.48 0.22 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.39 0.51 0.66
(1)由第 ___________次实验数据分析可知,在形变量x一定时,钢锯片中弹力F随长度L的增大而 ___________(填“增大”或“减小”)。
(2)由第3~7次实验数据分析,可得该情况下弹力F与形变量x的关系式为 ___________。
(3)请用表中钢锯片长度L为25cm时的数据,在图乙中画出弹力F跟形变量x关系的图像。___________
(4)分析图像,进一步归纳可得结论 ___________。
(5)钢锯条产生的弹力还可能与 ___________有关。
14.琦琦同学在探究弹簧的伸长与所受拉力的关系时,得到如表数据:
所受拉力F/N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
弹簧长度L/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.5 20.7 27.3
弹簧拉伸长度
(1)请在如图中画出弹簧伸长长度与所受拉力F关系的图像________;
(2)分析实验数据和图像,得出的结论是:_______;
(3)当弹簧的长度为7cm时,所受拉力大小为_______N,根据这一原理可以用弹簧的形变量反映力的大小,做成弹簧测力计;
(4)关于弹簧测力计使用正确的是_______。(选填序号)
①使用时弹簧测力计的弹簧伸长方向必须与所测力的方向在同一条直线上
②该弹簧测力计的分度值是0.5N
③弹簧测力计只能测量重力的大小
④使用该弹簧测力计不能用来测量超过5N的力
15.力的作用效果与哪些因素有关呢?为了探究这个问题,小明设计了这样的实验:用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码,通过钢片受力而发生的形变来探究,如图所示的是小明设计实验的几个主要步骤。(小明使用的钩码规格相同)
(1)通过比较(a)和(c)两图,可以发现:力的作用效果与力的___________有关;
(2)通过比较(b)和(c)两图,能探究力的作用效果与某个因素有关吗?答:___________;
(3)若要研究力的作用效果与力的作用点的关系,应选择___________两幅图。
六、填空题
16.2021年1月7日郯城气温创下了自1980年以来历史新低,到处是冰天雪地,滨河公园小水池里结满了厚原冰层,吸引了许多市民前来冰上娱乐。八年级的小明同学边玩边思考了以下相关物理现象。
(1)“呼呼”的风声是由空气___________产生的,风吹跑了枯叶,表明力能改变物体的___________(选填“形状”或“运动状态”);
(2)背阴地方冰层结的更厚实些,“背阴”是由于光的___________(选填“直线传播”、“反射”或“折射”)而形成的;
(3)小明看到透明冰层下的“石块”比其实际位置___________(选填“深”或“浅”)。
17.如图甲所示,静止在水平面上的长方体木块,在水平推力F作用下向前移动,改变推力F作用的位置,如图乙所示,木块却向前倾倒,说明力的作用效果与力的___________有关;走路时使人前进的力的施力物体是___________。
18.弹簧测力计是用来测量___________的大小的工具。使用前应校零,明确该仪器的___________和分度值。
19.如图所示,弹簧测力计的示数是___________N。
20.如图所示是小婷在用弹簧测力计测物体重力时的情况,此时弹簧测力计的示数为 ___________N,此示数与物体的重力相比,弹簧测力计示数 ___________物体受到的重力(填“大于”或“小于”)。
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
使用弹簧测力计的正确过程为:⑤观察弹簧测力计的量程,弄清刻度上每一小格表示多少牛;①调整弹簧测力计指针位置;②轻轻来回拉动两次挂钩④把待测力加在挂钩上;③待指针稳定后读数,所以正确的顺序是⑤①②④③,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.B
【解析】
【详解】
弹簧测力计的示数为5N,说明弹簧测力计里的弹簧受力为5N,即左侧手对弹簧测力计的拉力应为5N,而弹簧测力计整体要处于平衡状态,故右侧拉力也应为5N,故ACD错误,B正确。
故选B。
3.C
【解析】
【详解】
在弹簧的弹性范围内,弹簧的伸长量越大,弹簧的所受的拉力就越大。几位同学使用弹簧拉力器锻炼身体,每位同学都可以将弹簧拉力器拉开至两臂伸直,手臂越长的同学,弹簧拉力器的伸长量越大,对弹簧拉力器拉力就越大。
故选C。
4.C
【解析】
【详解】
物体间力的作用是相互的,一对相互作用力的大小相等。甲、乙两班进行拔河比赛的情景,则甲、乙两班的拉力是一对相互作用力,其大小相等,故ABD错误,C正确。
故选C。
5.B
【解析】
【详解】
弹力的产生必须满足两个条件:相互接触且发生弹性形变。由图可知
AC.AC两图中两个小球都相互接触,但它们之间并没有相互挤压的作用,也就不能发生弹性形变,从而不能产生弹力,故AC不符合题意;
B.B图中两个小球所受的重力与绳子的拉力不是一对平衡力,所以这两个小球都受到了对方的合力作用,从而发生弹性形变产生弹力。故B符合题意;
D.D图中无法确定两个小球之间到底有没有挤压作用,所以也就无法确定有没有弹力。故D不符合题意。
故选B。
6.不能用这个弹簧测力计测量质量是600g的物体的重。
【解析】
【详解】
物体的质量
物体的重力
因为
所以不能用量程为0~5N的弹簧测力计测量它受到的重力。
答:不能用这个弹簧测力计测量质量是600g的物体的重。
7.
【解析】
【详解】
以自行车后轮为研究对象,分析其受力情况。地面对后轮有一个向上的支持力;后轮的O点相对地面来说有向后运动的趋势,地面对O点有一个向前的摩擦力。故后轮受到地面对其产生的两个力:竖直向上的支持力、向前的摩擦力。如图所示
8.
【解析】
【详解】
重力的方向是竖直向下的,从物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
9.(1)0.15m;(2);(3)0.2m
【解析】
【详解】
解:(1)轻质弹簧A的劲度系数分别为k1=400N/m,根据F=k L可知,用60N的力竖直向下拉弹簧A,则弹簧A的伸长量△L为
(2)由F=k L可得,当拉力F作用在弹簧C上,弹簧A、弹簧B、弹簧C的伸长量分别为
,,
由于长弹簧C受力后的伸长量等于A、B两根弹簧受力后伸长量之和,所以
带入得
解得
(3)若将A、B弹簧并联起来,两弹簧伸长量相同,当挂钩上挂14kg的重物,物体处于平衡状态,所以有
带入数据得
解得
答:(1)用60N的力竖直向下拉弹簧A,弹簧A的伸长量 L是0.15m;
(2)把A、B两根弹簧连接起来,串联成一根长弹簧C,长弹簧C的劲度系数k与弹簧A、B劲度系数k1、k2的关系是;
(3)若将A、B弹簧并联起来,当挂钩上挂14kg的重物时,A弹簧的伸长量是0.2m。
10. 改变物体的运动状态 力的作用是相互的
【解析】
【详解】
[1]排球比赛时,二传手传来排球,主攻手用力扣排球时,使球的速度、落地点的位置及球的旋转性发生了变化,体现了力可以改变物体的运动状态。
[2]用手击排球,同时手感到疼,说明排球对手也施加了力,这个现象表明物体间力的作用是相互的。
11. 甲、乙 B 匀速直线 二力平衡 侧 无关 滑动摩擦力的大小和物体运动的速度大小无关
【解析】
【详解】
(1)[1]研究滑动摩擦力与接触面所受的压力大小的关系,应让接触面的粗糙程度相同,物体对接触面的压力不同。甲、乙两步骤中,接触面的粗糙程度相同,而压力不同,可对比实验步骤甲、乙来验证猜想A。
(2)[2]对比实验步骤甲和丙,接触面的粗糙程度相同,而木块对接触面的压力相同,可研究滑动摩擦力的大小和接触面的粗糙程度的关系,可以验证猜想B。
(3)[3][4]为了测量滑动摩擦力的大小,必须使木块在水平木板上做匀速直线运动,此时木块所受的拉力和滑动摩擦力的大小相等,根据二力平衡测出木块与长木板间的摩擦力。
(4)[5][6]为验证猜想C,应保证接触面的粗糙程度相同,木块对接触面的压力相同,接触面的面积不变,需再把木块侧放,并按正确的方法拉动木块,发现两次弹簧测力计的示数相等。从而得出:滑动摩擦力的大小与接触面积的大小无关。
(5)[7]三次实验中木块运动的速度不同,而弹簧测力计的示数相同,根据二力平衡的知识可知木块所受的滑动摩擦力的大小相同,可得出:滑动摩擦力的大小和物体运动的速度大小无关。
12. 沿水平方向匀速 越小 2、4 大
【解析】
【详解】
(1)[1]根据二力平衡条件,实验中必须沿水平方向匀速拉动木块,此时拉力与滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等。
(2)[2]第1、2次实验,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,且压力越小,测力计的示数越小,说明滑动摩擦力越小,可得接触面粗糙程度不变时,压力越小,滑动摩擦力越小。
(3)[3][4]要研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需使压力相同,接触面的粗糙程度不同,应选择2、4次实验进行研究,由数据知,压力大小相同,接触面越粗糙,测力计的示数越大,即滑动摩擦力越大,可知压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
13. 1、2、4 减小 F=0.06N/cm x x≤5cm时,弹力F与x成正比,x>5cm时,弹力F与x不成正比 钢锯片的厚度
【解析】
【详解】
(1)[1] [2]由第1、2、4次实验数据的分析可知,在形变量x一定时,钢锯片的弹力F随长度L的增大而减小。
(2)[3]由第3~7次实验数据分析可知,钢锯片在长度L为25cm时,钢锯片的形变量每增大1cm,弹力每增加0.06N,由此可见:钢锯片在长度L一定时,弹力F跟形变量x成正比,则其关系式为。
F=0.06N/cm x
(3)[4]横坐标对应形变量X,纵坐标对应弹力F,利用描点法绘制图像,见下图
(4)[5]由图像可以进一步看出在形变量
x≤5cm
时,弹力F与x成正比;
x>5cm
时,弹力F与x不成正比。
(5)[6]钢锯片的弹力可能还与钢锯片的厚度有关。
14. 见解析 2.5 ①②④
【解析】
【详解】
(1)[1]由表格数据可知,所受拉力为0时,弹簧的伸长量为零,则弹簧的原长为2cm,当所受拉力分别为0N、1N、2N、3N、4N、5N、6N、7N、8N、9N时,弹簧的伸长长度依次为0cm、2cm、4cm、6cm、8cm、10cm、12cm、14.5cm、18.7cm、25.3cm,利用描点法作出弹簧伸长长度与所受拉力F关系的图像,如下图所示
(2)[2]由实验数据和图像可知,在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,当超出弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量与受到的拉力不成正比。
(3)[3]由表中数据可知,弹簧的原长为2cm,在弹簧的弹性限度内,弹簧每受到1N的拉力,弹簧伸长2cm,即弹簧每受到0.5N的拉力,弹簧伸长1cm,由此可见弹簧长度为7cm时,弹簧伸长5cm,则所受拉力大小为
0.5N×5=2.5N
(4)[4]①测量时,要使弹簧测力计内的弹簧伸长方向跟所测力的方向在一条直线上,才能准确得到所测力的大小,故①正确;
②由图知,弹簧测力计1N之间平均分成5小格,所以每小格是0.2N,也就是分度值是0.2N,故②正确;
③弹簧测力计可以测量重力、拉力、压力等的大小,故③错误;
④使用弹簧测力计时,被测力的大小不能超过弹簧测力计的最大测量值,否则会造成测量不准,甚至损坏弹簧,由图可知,此弹簧测力计的最大测量值为5N,所以该弹簧测力计不能用来测量超过5N的力,故④正确。
故选①②④。
15. 大小 见详解 a、b
【解析】
【详解】
(1)[1]通过比较a和c中钢片的形变程度,可以发现:a中一个砝码弯曲程度比c中两个砝码弯曲程度小,故力的作用效果与力的大小有关。
(2)[2]比较b、c两图,可以发现,b是一个钩码,c是两个钩码,力的大小不同,且力的作用点不同,不符合控制变量法的要求,所以不能探究力的作用效果与某个因素有关。
(3)[3]运用控制变量法探究力的作用效果与力的作用点的关系,要控制力的大小相同,力的作用点不同,应选择a、b两幅图。
16. 振动 运动状态 直线传播 浅
【解析】
【详解】
(1)[1] 一切正在发声的物体都在振动,“呼呼”的风声是由空气振动产生的。
[2]风吹跑了枯叶,枯叶由静止变为运动,说明里枯叶改变物体的运动状态。
(2)[3]光在均匀的空气中是沿直线传播的,当遇到不透明的物体时,不能继续向前传播,在不透明物体的后方就形成了这个物体的影子,也就是“背阴”处。
(3)[4]从冰面上看冰中石块,石头反射的光线斜射到冰面发生折射,折射角大于入射角,石头的像在折射光线的反向延长线上,成的是虚像,位置在真实石头的上方,也就是透明冰层下的“石块”比其实际位置浅。
17. 作用点 地面
【解析】
【详解】
[1]用一水平推力推长方体木块的下部(如图甲),长方体木块会向前移动,用同样大小的水平推力推长方体木块的上部(如图乙),长方体木块会倾倒,与甲图比较可以说明在力的大小和方向相同时,力的作用效果与力的作用点有关。
[2]人走路时向后蹬地,由于力的作用是相互的,地面给人一个向前的摩擦力,所以使人前进的力的施力物体是地面。
18. 力 量程
【解析】
【详解】
[1][2]弹簧测力计是用来测量力的大小的工具,使用前应调零,明确该仪器的量程和分度值。弹簧测力计的读数,即是确定每一个大格和每一小格代表的示数。
19.1.6
【解析】
【详解】
由图可知,该弹簧测力计的分度值为0.2N,指针正好指在1下面第三个刻线,因此弹簧测力计的示数为1.6N。
20. 2 大于
【解析】
【详解】
[1]根据弹簧测力计的读数方法,此时指针指示在2N的位置,故此时示数为2N。
[2]仔细观察发现,该实验的弹簧测力计在时用的过程中物体挂的位置挂倒了,这样就会导致实际弹簧测力计测的力既包括物重还包括弹簧测力计的一部分重力,因此此时测出的力大于物体自重。