弹力 力的测量
【学习目标】 1、知道什么是弹力及弹力产生的条件; 2、了解弹簧测力计的原理,会使用弹簧测力计。
【要点梳理】要点一、弹力
1、概念:发生了弹性形变的物体,由于要恢复原来的形状,对给它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。 2、方向:(1)压力和支持力的方向总是垂直于接触面指向被压或被支持的物体;
(2)悬线对物体拉力的方向总是沿着悬线指向悬线收缩的方向。
要点诠释:
(1)物体受力发生形变,不受力时又能自动恢复原来形状的特性叫做弹性。能自动恢复原来形状的形变叫弹性形变;物体由于弹性形变而产生的力叫做弹力。物体的弹性形变程度越大,产生的弹力越大。物体受力发生形变,不受力时无法恢复原来形状的特性叫做范性(又称塑性)。不能恢复原来形状的形变叫范性形变。 (2)日常所称的拉力、压力、支持力等,其实质都是弹力。例如,桌面对茶杯的支持力,其实质就是桌面发生了微小的形变后对茶杯向上的弹力。 注意:弹簧的弹性有一定的限度,超过了这个限度就不能完全复原。 要点二、弹簧测力计
1、弹簧测力计的原理:在弹性限度内弹簧受的拉力越大,它的伸长量就越长。
2、弹簧测力计的使用
使用口诀:看量程、看分度、要校零;一顺拉、不摩擦、不猛拉;正对看、记数值、带单位。
使用方法:
(1)使用前,应使指针指在零刻度线; (2)所测的力不能大于测力计的测量限度; (3)不要让指针与刻度盘摩擦; (4)读数时,视线应穿过指针与刻度盘垂直。
【典型例题】
类型一、弹力
1、(2019?锦江区模拟)关于弹力,下列说法错误的是( )
A.弹力是指弹簧形变时对其他物体的作用
B.压力、支持力、拉力都属于弹力
C.在弹性限度内,同一弹簧受到的拉力越大伸长越长
D.弹力是指发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对接触它的物体产生的力
【思路点拨】发生弹性形变的物体,在恢复原来形状时才会产生弹力;产生弹力的条件是:有弹性形变,相互接触。
【答案】A
【解析】A、发生弹性形变的物体都会产生弹力,弹力不是仅弹簧具有的。此选项错误;B、压力、支持力、拉力都是按照作用效果命名的,都是弹力。此选项正确;C、在弹性限度内,同一弹簧的伸长与受到的拉力成正比。此选项正确;D、弹力是指物体发生弹性形变时,对跟它接触的物体产生的力。此选项正确;故选A。
【总结升华】本题解答的关键是要明确弹力的定义、产生条件、大小、方向,基础题。
举一反三:
【变式】下列哪个力不属于弹力?( )
A、地面对人的支持力
B、重力
C、人对车的推力
D、绳子对物体的拉力
【答案】B
2、在下图中,A、B两球相互间一定有弹力作用的图是( )
A. B.
C. D.
【思路点拨】可以用假设法去判断弹力是否一定存在
【答案】B
【解析】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:A、C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。
D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。
B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力的作用,从而发生弹性形变产生弹力。
【总结升华】本题考查了弹力产生的条件,一定要注意只有当这两个条件都满足时,才会产生弹力。
类型二、弹簧测力计
3、赵明准备自己制作一只弹簧测力计,他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材。首先测出弹簧的长度L0=2.10cm,然后在弹簧下挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L0的伸长量△L(△L=L-L0),填在如下表格中:
拉力F/N
1
2
3
4
5
6
7
长度L/cm
2.50
2.90
3.30
3.70
4.10
4.50
4.90
伸长量△L/cm
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
2.80
(1)从表中数据可以看出拉力F和弹簧伸长量△L的关系为: 。
(2)赵明继续实验,得到下列数据:
拉力F/N
8
9
10
11
12
长度L/cm
5.30
5.70
6.10
6.60
7.30
伸长量△L/cm
3.20
3.60
4.00
4.50
5.20
从这次数据看出,拉力达到 N时,拉力和弹簧伸长的关系就改变了。因此弹簧测力计的测量范围只能达到 N。
【答案】(1)F与△L成正比;(2)11;10。
【解析】
【总结升华】通过此探究实验知道,弹簧测力计是有一定的测力范围的,即在弹簧的弹性限度内,超过这一限度,测力计就损坏了。
举一反三:
【变式】 在弹性限度内,弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比,即F=kx,其中F为弹力大小,x为伸长量,k为弹簧的劲度系数。已知某弹簧劲度系数为100N/m,原始长度为10cm,则在弹力为5N时,弹簧长度可能为
A.10cm B.15cm
C.20cm D.25cm
【答案】B
4、如图所示弹簧测力计示数是 N。
【答案】2.2N
【解析】2N到3N之间分为5个小格,弹簧测力计的分度值是0.2N,弹簧测力计的指针在2N下两格处,示数为2.2N。
【总结升华】读数时要看清量程和分度值,记录结果要有数值和单位。
5、甲乙两同学各用4N的水平力,沿相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计自重不计),测力计处于静止状态,则测力计的示数为( )
A.0 B.4N C.8N D.无法确定
【答案】B
【解析】弹簧测力计所受到的这两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,
(或因为弹簧测力计处于静止状态)
因此,这两个力是平衡力。
又因为弹簧测力计的示数应以弹簧测力计其中一端所受的拉力为准,
所以,其示数是4N。
【总结升华】此题主要考查弹簧测力计在力的相互性方面的理解和掌握,综合性较强。要注意分析物体所处的状态,区分弹簧测力计的示数和弹簧所受到的合力不同。
举一反三:
【变式】(2019春?台安县期中)一根长10cm的弹簧,当所受拉力为2N时,弹簧伸长2cm,当所受拉力为4N时(在弹性限度内),弹簧的长度是( )
A.4cm B.8cm C.14cm D.24cm
【答案】C
【巩固练习】
一、选择题
1、人的一根头发能承担的力与年龄有关,其范围一般在0.8~2N。为了测量小华的一根头发能承担多大的力,应选用的弹簧测力计最恰当的是( )
A.量程为1 N,分度值为0.05 N
B.量程为5 N,分度值为0.05 N
C.量程为10 N,分度值为0.5 N
D.以上三种都可以
2、测一个约为8N的力时,应选用最恰当的弹簧测力计的规格是 ( )
A.量程10N,分度值0.2N
B.量程5N,分度值0.1N
C.量程5N,分度值0.5N
D.以上三个弹簧测力计都可以用
3、关于弹簧测力计的认识,下列说法错误的是 ( )
A.弹簧测力计上的最上刻度就是它的量程
B.弹簧测力计上的刻度是均匀的
C.弹簧测力计只能测量拉力的大小
D.弹簧测力计可以用来测拉力,也可以用来称物重
4、(2019?万州区校级模拟)弹簧测力计是科学实验中常用的仪器.下列关于其它的说法中不正确的是( )
A.称量物体前首先应估计被测力的大小,以免超过量程
B.称量前,要轻轻拉动几下弹簧,这是为了避免弹簧卡在外壳上
C.只要弹簧不断,可以朝任意方向拉动弹簧测力计
D.弹簧测力计的工作原理是在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比
5、某同学在使用弹簧测力计前发现没有拉力时测力计的指针指在0刻线外侧(即还没到达0刻线处),没有调零他就用这个测力计测力了,则所测量的结果将( )
A.偏大 B.偏小 C.与实际值相符 D.无法判断
6、下图所示的各种形变不属于弹性形变的是( )
7、如图所示,用两个弹簧测力计在水平方向上互拉,观察它们的示数可以发现( )
A.FA=FB B.FA>FB
C.FA<FB D.FA和FB的关系没有规律性
8、(2019春?邵阳校级期中)一根弹簧受到的拉力为5N时,长度为5cm,受到的拉力为9N时,长度为7cm,若此时没有超过弹性限度,则弹簧的原长是( )
A.2 cm B.3cm C.2.5cm D.3.5cm
9、用一个刻度准确的弹簧测力计,没有调零就直接去测量大小为2N的力,弹簧测力计的示数是2.1 N,若直接用它去测另一个力,弹簧测力计的示数变为4.3 N,则被测力的大小为 ( )
A.4.4 N B.4.3 N C.4.2 N D.无法确定
二、填空题
10、如图所示,跳水运动员向下压跳板,跳板发生________,变弯的跳板要恢复原状就会________运动员,使运动员受到一个________力;用手向上拉弹簧,弹簧发生________,被拉长的弹簧要恢复原长就会对手________,这种因物体形变而产生的力叫________力。
11、如图所示,不计摩擦力,小球静止于侧壁和水平地面之间,那么小球与水平地面________弹力,与侧壁________弹力。(填“有”或“没有”)
12、如图所示,在使用弹簧测力计时首先要观察指针是否指在零点,然后还应当观察它的________和________,此时手对弹簧测力计的拉力为________N。
13、(2019春?娄底期末)弹簧测力计是测量力的大小的仪器.两人同时用4N的力拉一弹簧测力计的两端,则弹簧测力计的示数为 _________N。
14、小华同学在研究弹簧的伸长与拉力大小的关系实验时,得到如下数据。实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧长度回到10cm。
请你对表中的弹簧的长度数据进行研究,填写对应的弹簧的伸长数据。并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系,结论是: ___________________________________________。
三、实验探究题
15、如图所示的实验中,说明了________________,我们根据这个原理制成了________。
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】B
【解析】人的头发所能承担的力可能会大于1 N,故选项A不行;选项B和C中的弹簧测力计量程均可,但C中弹簧测力计的分度值太大,准确度不高。
2、【答案】A
3、【答案】AC
4、【答案】C
【解析】A、使用前必须观察它的量程范围和分度值,拉力不能超过测力计的量程,否则会损坏测力计,故A正确;B、测量前应用手来回轻轻拉动几下挂钩,避免弹簧卡在外壳上,故B正确;C、弹簧测力计都有一定的测量范围,如果被测力大于弹簧测力计的最大测量值,将无法测量力的大小,甚至损坏弹簧测力计,故C错误;D、弹簧测力计的工作原理是在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,故D正确;故选C。
5、【答案】B
【解析】使用弹簧测力计前指针还没到达0刻线,必须对挂钩施加一个力F1才能到达0刻线处,当用它进行测量时,弹簧测力计的示数为实际测量力的大小与F1之差。
6、【答案】D
【解析】泥土被砸出一个小坑,拿去苹果,泥土不能恢复原状。
7、【答案】A
【解析】因为物体间力的作用是相互的,而相互作用力的大小是相等的,故两个弹簧测力计持钩的拉力是相等的,即可得到两个测力计的示数相等。
8、【答案】C
【解析】设弹簧原长为L,由题F1=5N,△L1=L-5cm;F2=9N,△L2=L-7cm 根据胡克定律F=kx得
F1:F2=L1:L2,即5N:7N=(L-5cm):(L-7cm) ,解得:L=2.5cm,故选:C。
9、【答案】C
【解析】测2N的力时其示数为2.1N,说明弹簧测力计未受力时的示数为0.1 N,故当它的示数为4.3 N时,被测力的大小为4.3 N-0.1 N=4.2 N。
二、填空题
10、【答案】形变 弹起 弹 形变 施力 弹
【解析】观察物体形状或运动状态改变情况,即可做出解答。
11、【答案】有 没有
【解析】小球受地面的支持力,因此它与水平地面之间有弹力的作用,而假设小球与侧壁有弹力,则小球在弹力的作用下会离开侧壁向右运动,故小球与侧壁之间没有弹力。
12、【答案】量程;分度值;1.6
13、【答案】4
【解析】弹簧测力计显示的是挂钩上的力的大小,与挂环上的力的大小以及弹簧测力计所受的合力的大小无关。在本题目中,施加在挂钩上的力为4N,所以弹簧测力计的示数是4N。故答案为:4。
14、【答案】1;2;3;4;5;6 在弹性限度内,弹簧伸长的长度与所受的拉力成正比
三、实验探究题
15、【答案与解析】在一定范围内,对弹簧的压力或拉力越大,弹簧的形变量也越大 弹簧测力计