/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1. 知道弹性形变和塑性形变
2. 知道弹力的定义
3. 知道弹簧测力计的工作原理
4. 会使用弹簧测力计来测量力的大小
【自主学习】
一、弹性与塑形
物体在受力时会发生形变不受力时又能自动恢复原来的形状,物体的这种性质叫作弹性。
物体在受力时会发生形变不受力时不能自动恢复原来的形状,物体的这种性质叫作塑性。
二、弹力
发生形变的物体,要恢复原状,对与它 的物体会产生力的作用,这种力叫作 。
物体的弹性有一定的 ,超过这个限度物体就 原来的形状。因此,使用弹簧时不能超过它的 ,否则会损坏弹簧。
三、弹簧测力计
测量力的大小的工具叫做测力计。在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就 (受到的拉力与伸长量成正比)。利用这个道理做成的测力计,叫做弹簧测力计。其结构如右图所示
知识拓展:F拉= kΔL(k是一个系数,ΔL是形变量)由于力具有相互性,则:
F弹 = F拉,于是得:F弹 = kΔL(k是一个系数,ΔL是形变量),因此我们读数读出来的示数大小,就等于弹簧测力计勾勾上的那个力。
四、练习使用弹簧测力计
1. 看量程和分度值,选择适合的量程和分度值可以减少实验时读数的误差;
2. 看是否调零,没有调零的指针需要调零后再使用;之后还要来回拉动几次,避免出现指针“刮”到刻度盘的情况。
3. 测量时注意力的方向与测力计的轴线在同一直线,不论是在水平方向测还是竖直方向测(如下图所示)。
4. 读数时视野要和指针相平。一般情况下不要求估读,若要求估读的话,按照分度值的一半对应的小数点位数来估读即可。
【例1】如图所示,打网球击球时球拍发生了________形变;被捏成其他形状的橡皮泥发生了_______形变。(选填“弹性”或“塑性”)
【例2】下列各图所示的力中,不属于弹力的是( )
A.人对跳板的压力 B.绳子对车的拉力 C.地球对月亮的引力 D.推土机对泥土的推力
【例3】如图,老师用手压固定在桌面上的弹簧,下列说法正确的是( )
A.弹簧发生的形变是弹性形变
B.弹簧发生的形变是塑性形变
C.根据力的相互性,桌面对弹簧的支持力的方向为垂直于桌面
D.弹簧对桌面的弹力叫做支持力
【例4】在弹性限度内,弹簧受到的______越大,弹簧的_________就越长。如图所示,弹簧测力计的示数是_____N。
【例5】某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计,将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码(图甲所示),记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为_____cm;当B橡皮筋的伸长量为6cm时,橡皮筋B受到的拉力为______N;
(2)分别用这两根橡皮筋制成的测力计代替弹簧秤,则用橡皮筋__________制成的测力计量程大,用橡皮筋__________制成的测力计测量的精确程度高(选填:A或B);
【例6】如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置,开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO=OB),释放小球,研究小球在水平方向上的所受弹力大小和方向,则( )
A.从A运动到O,弹力方向向左、弹力逐渐增大
B.从A运动到O,弹力方向向右、弹力逐渐增小
C.从O运动到B,弹力方向向左、弹力逐渐增大
D.从O运动到B,弹力方向向右、弹力逐渐减小
【课后巩固】
1.图中,A、B两球之间一定有弹力作用的是( )
A. B. C. D.
2.下列物体中具有弹性的是( )
A.面团 B.橡皮泥 C.钢片 D.泥巴
3.下列物体具有弹力的是( )
A.线绳 B.橡皮筋 C.拉开的弓 D.弹簧
4.如图所示,四个选项中,其中一个力与其它三个力作用效果不同的是( )
A.顶飞足球的力
B.拉满弓的力
C.压弯撑杆的力
D.压弯跳板的力
5.用力压橡皮泥,如图甲所示;在弹簧的弹性限度内用力压或拉弹簧,如图乙所示。以下说法不正确的是( )
A.图甲中,手对橡皮泥的压力是因为橡皮泥发生了弹性形变
B.图乙中,用力压或拉弹簧都能说明力可以使物体发生形变
C.图乙中,用力压弹簧的同时,弹簧对手也会产生弹力
D.图乙中,弹簧受到的拉力越大,伸长量越长,产生的弹力也就越大
6.关于弹簧测力计的使用,下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计只能测量竖直方向上的力
B.所测的力可以适度超出弹簧测力计的量程
C.测量前要确认指针和弹簧不被外壳卡住
D.读数时,视线可不与指针对应的刻度线垂直
7.下列有关力的说法,正确的是( )
A.手拍桌子时,手对桌子施加了力,桌子对手没有施加力
B.用力捏橡皮泥,橡皮泥发生形变,说明力可以改变物体的形状
C.鸡蛋碰石头,鸡蛋碎了,说明石头对鸡蛋的力大于鸡蛋对石头的力
D.推门时,越靠近门轴,越费力,说明力的作用效果与力的大小有关
8.为了较准确地测一个大小约为6N的力,应选用下列哪种量程和分度值( )的弹簧测力计。
A.0~10N,0.2N B.0~5N,0.1N
C.0~10N,0.5N D.0~20N,0.5N
9.如图所示,把钩码挂在弹簧测力计的挂钩上,整个装置处于静止状态。下列说法中正确的是( )
A.弹簧测力计是测量质量的工具
B.弹簧测力计的读数为2.3N
C.弹簧测力计使用时必须竖直放置,不得倾斜
D.称钩码重力前,需把弹簧测力计在竖直方向调零,还要来回拉动挂钩几次
10.某弹簧原长10cm,在弹性限度内弹簧受到5N 的拉力下弹簧长 16cm,受到8N 的拉力下弹簧长( )
A.19 cm B.19.6cm C.18 cm D.9.6cm
11.如图所示,撑杆跳高运动员将竿压弯,松手后,撑杆也会恢复原状。下列说法错误的是( )
A.撑竿发生的是弹性形变
B.在弹性限度内,撑竿的形变越大产生的弹力越大
C.撑竿受到的弹力是由撑竿形变产生的
D.运动员受到的弹力是由撑竿形变产生的
12.一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,关于它们弹力的情况,以下说法不正确的是( )
A.足球受到的支持力是木板产生的弹力
B.足球产生的弹力是由于足球的形变造成的
C.足球对木板的压力属于弹力
D.只有木板产生弹力,足球不产生弹力
13.如图1所示,弹簧测力计分度值是 N, 指针所示被测物重是 N。
14.如图2所示是一种常见的订书机,固定在钉槽内右部的弹簧给订书钉一个向 (选填“左”或“右”)的弹力。
15.如图3所示,弹簧测力计的示数为 。
16.实验室用弹簧测力计测铁块重力的实验中,测力计应在 (选填“水平”或“竖直”)方向进行调零。
17.如图4所示,弹簧测力计是根据 原理制成的,弹簧测力计的测量范围是 N。
18.如图物体A与弹簧连接,静止在光滑斜面上。请画出物体A所受弹力的示意图。
19.在图中用力将物体B按在天花板上静止,请画出物体B对天花板压力的示意图。
20.如图所示,一个小球放在水平放置的斜面上,小球的下方被一个木板挡住,木板的下端固定在斜面上,小球、木板和斜面均处于静止状态,画出小球受到的支持力和小球对斜面的压力的示意图。
21.如图所示,请画出球所受的拉力和墙面对球的支持力的示意图。
22.如图所示,天花板上用细线吊着一个小球,画出小球所受拉力。
23.小华在练习使用弹簧测力计测物体重力时,她先将测力计竖直放置,反复几次轻拉挂钩后,测力计的指针位置如图甲所示。
(1) 小华同学想用如图甲所示的弹簧测力计测一块小石头的重力,但他发现此弹簧测力计的指针并未指到零刻度线,因此接下来他需要先在 (选填“水平”或“竖直”)方向将弹簧测力计调零,再用细线拴住小石头挂在弹簧测力计挂勾上,待其稳定后读得弹簧测力计示数如图乙为 ;
(2)小华又想要探究弹簧测力计的原理,除了需要如图丙中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(每个钩码重力已知)、铁架台以外,还需要的测量仪器是 。进行实验后记录数据如表,表中明显错误的数据是第 次实验;
(3)由实验数据可知,弹簧测力计的原理是: ;
(4)选取完全相同的两根弹簧A、B,将A弹簧左端固定在墙上,用大小为F的力拉A的右端;在B弹簧左右两端均施加大小为F的拉力,当两根弹簧都水平静止时(如图丁),此时弹簧的长度LA LB(选填“大于”“等于”或“小于”)。
24.实验时,弹簧测力计的弹簧断了,拆去断掉较短的部分,把剩下较长的部分安装在原来的弹簧测力计上,小亮发现,弹簧伸长相同长度,却需要更大的拉力。对于此现象,小亮猜测:弹簧伸长单位长度所需要的拉力与弹簧的长度有关。于是找来一根金属丝制成横截面积相同、长度不同的弹簧进行探究。以下是实验步骤:
(1)在弹簧下分别挂质量 (选填“相同”或“不同”)的钩码,使弹簧伸长相同的长度,并将实验数据记录在表格中;
(2)根据表格中的数据,请你在上图中绘制:在弹簧伸长量为3cm时,弹簧所受拉力F与弹簧长度l的关系图像,分析图像得到的结论是 。
1.如图所示,一根弹簧一端固定在竖直墙上,在弹性限度内用手水平向右拉伸弹簧的另一端,下列有关“手形变产生的力”描述正确的是( )
A.手对弹簧的拉力 B.弹簧对手的拉力
C.墙对弹簧的拉力 D.弹簧对墙的拉力
2.如图的弹簧原长为20cm,1N的力可以使该弹簧伸长1cm,在弹簧两端各用 5N的力沿反方向拉弹簧,则此时弹簧长度为( )
A.25cm B.30cm
C.10cm D.5cm
3.如图所示,一根弹簧,A端固定在墙上,在弹性限度内用手匀速向右水平拉动弹簧B端使弹簧伸长,下列有关弹簧弹力的描述正确的是( )
A.墙面对弹簧的弹力是由于弹簧发生了弹性形变
B.A端受到的拉力大于弹簧弹力
C.手受到的弹簧弹力方向水平向右
D.墙面受到的弹簧弹力方向水平向右
4.在实验时,小明将一个正常的铁质外壳测力计的挂钩挂在铁架台上,静止时有如图所示的示数为1N。接着,他把这个测力计像图中乙那样,上下各挂一个重0.5N的钩码,并挂到甲测力计下,则甲、乙两测力计的示数分别是( )
A.1.0N和1.5N B.1.0N和0.5N C.2.0N和1.0N D.2.0N和1.5N
5.如图所示,在光滑的水平面上,一弹簧左端固定在墙壁上,右端与一金属小球连接,O点是弹簧为原长时小球的位置。现对小球施加一外力压缩弹簧使小球到达A点,然后释放小球,小球将在AB之间做往复运动。下列说法中正确的是( )
A.弹簧对小球的弹力的施力物体是小球
B.金属球在AB之间运动的过程中,小球的速度大小不变
C.金属球由O向A运动的过程中,弹簧对小球的弹力由O指向A
D.金属球由A向O运动的过程中,弹簧对小球的弹力由A指向O
6.在物理学习中,应善于用图像的方法进行处理。小军同学绘制了几个物理量之间关系的图像,其中错误的是( )
A.在同一温度下,冰的质量与体积的关系
B.在同一温度下,铁的密度与体积的关系
C.在弹性限度内,弹簧的总长度x与拉力的关系
D.在使用弹簧测力计时未调零,指针在零刻度以上。其拉力与伸长量的关系
7.有一个弹簧下端挂5N物体时长25cm,挂2N的物体时,弹簧长16cm,当弹簧的初始长 cm,当弹簧受到的拉力是3.5N时,长度为 cm.当弹簧长28cm时受到的拉力是 N.
8.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目.如图所示,一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳.当人下落至图中Q点时,橡皮绳刚好被拉直.那么,在人刚越过Q点继续向下运动的一瞬间,橡皮绳对人产生的拉力将 ,人的速度将 .(选填“增大”、“减小”或“不变”)
9.轻质弹簧一端固定在墙上,另一端固定在一物块上,如图甲所示的水平面上,此时弹簧处于正常状态,弹簧与物块之间没有弹力;用力F把物块向左推至A点,弹簧被压缩,如图乙所示;撤去推力F,物块向右运动。当物块运动到图丙中B点的位置时,速度为v,弹簧被拉伸。从A到B的过程中,物块受到弹簧弹力大小 (选填“一直变小”、“一直变大”、“先变大再变小”、“先变小再变大”)。
10.请根据上面文章中内容,回答下面的问题:
胡克定律
我们知道,在弹性限度内,弹簧受到(施加)的弹力大小同其形变量(长度变化量)大小成正比。如果写成数学表达式就拥有形式。
其中x代表形变量的大小,F代表弹力大小,比例系数k被称为劲度系数,它是弹簧的属性,依赖于弹簧的形状和材质,这个公式被称为弹簧的胡克定律。
一般地,当一个杆状材料发生沿着轴向的拉伸(或者压缩)时,它的形变情况比弹簧更加复杂:除了沿着轴向的拉伸之外,还会存在着垂直于轴向的形变。如图所示的直杆被沿F方向拉伸时,直杆中央的一个小正方形区域a形状改变成为了菱形b。在弹性体形变量不大时,成立推广的胡克定律。
其中S代表材料不受力时垂直于拉伸方向上的弹性体截面积,l代表弹性体不受力时的长度(即原长),而代表其形变的大小。公式中出现了一个新的比例系数Y,它被称为杨氏模量,在满足上面的假设时它是一个反映物质弹性性质的常数,而和杆的具体形状(截面积和原长)无关。可以看到,对于直杆拉伸的情况,等效的劲度系数为,表现为原长越长的杆受到相等的力时,发生的拉伸就越长。
上面这种弹力正比于形变量的规律仅适用于形变量很小的情况,是处理金属这样的理想弹性物质的有力工具。然而,对于像橡皮筋(橡胶)这样的物质,其所受弹力和形变量的比值随着形变增加而降低。更好地理解这类非理想的弹性体有着重要的理论和实际价值,在材料物理学中也是相当前沿的开放课题。
(1)依据弹簧的胡克定律,人们设计了一种弹簧测力计,用弹簧的 (选填“长度变化量”或“长度”)来表示弹簧受力的大小;
(2)杨氏模量Y在国际单位制中的单位是 ;
(3)一个截面为正方形的黄铜柱体,底面积为,高100cm,当垂直于黄铜柱体正方形截面的弹力为1000N时,黄铜柱体被拉伸0.1mm,假设其处于弹性限度内,则黄铜的杨氏模量为 ;
(4)一条橡皮筋所受弹力大小F和它的长度l的可能关系更接近于如图中的 (选填“A”,“B”或“C”)
A. B. C.
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
二、弹力:接触 弹力 限度 不能恢复 弹性限度
三、弹簧测力计:越长
【例1】弹性 塑形 【例2】C 【例3】A 【例4】拉力 伸长量 5.6 【例5】(1)16 6 (2)B A
【例6】C
基础过关
1. B 2. C 3. C 4. A 5. A 6. C 7. B 8. A 9. D 10. B 11. C 12. C 13. 0.2 2.8;14. 左; 15. 1.2;16. 竖直
17. 在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长 0~5
18. 19. 20. 21. 22.
23. (1)竖直 2.6 ;(2)刻度尺 5 ;(3)在一定范围内,弹簧的伸长量与它受到的拉力成正比;(4)等于
24. (1)不同;(2)伸长相同长度,弹簧长度越长,需要的拉力越小
能力提升
1.A 2.A 3.D 4.D 5.D 6.C 7.10 20.5 6
8.增大 变大(但在Q点绳子的弹力从0开始变大,仍小于重力,人还在加速,直到橡皮绳拉力增大到等于、大于人的重力时,才开始减速。)
9. 先变小再变大
10. (1)长度变化量;(3)N/m2 ;(3)1×1011N/m2 ;(4)B
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)