第二讲
弹力和重力
一、弹力
1.弹力
(1)定义:相互接触的两个物体由于挤压发生了弹性形变,由于要恢复形变而对与它接触的物体产生一个力的作用,这种力叫做弹力.
(2)弹力产生条件:①接触;②发生弹性形变.
(3)弹力的施力物体是发生形变的物体,受力物体是使它发生形变的其他物体.
(4)弹力的方向:垂直于接触面指向受力物体.
压力、支持力、拉力、推力,就其力的性质而言都是弹力,弹力是接触力.
(5)弹力的大小:物体的弹性形变有一个限度,超过这个限度,物体就不能自动回复原来的形状,这个限度叫做弹性限度.在弹性限度内,物体的形变越大,产生的弹力就越大.
2.胡克定律:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比.
胡克定律公式:F=kx,式中的k称为弹簧的劲度系数,单位是牛顿每米(N/m).
胡克定律仅适用于在弹性限度内弹簧的拉伸或压缩形变.
3.用实验探究弹簧的伸长与所受拉力的关系
①在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比;
②若超出了弹性限度,伸长与所受拉力不成正比;
③不同的弹簧,伸长相同,所受的拉力一般不同.
二、弹簧测力计
1.原理:
在弹性限度内,弹簧的伸长量和它受到的拉力成正比,F=kx,x为形变量.
2.使用:
①看清量程和分度值;
②使用前指针归零;
③使用前,要轻轻地来回拉动弹簧测力计的挂钩,以免指针被卡住;
④测量时,拉弹簧测力计挂钩的力要和测力计的外壳平行(或沿弹簧的轴线方向),避免扭曲和摩擦,尽量减小由于摩擦产生的测量误差;
⑤要等到示数稳定后再读数,读数时视线要与刻度板表面垂直,不用估读.
【例1】
图所示的四个力中,不属于弹力的是(
)
【例2】
请在图中画出压缩的弹簧对拇指弹力的示意图.
【例3】
分析下列A物体,静止时所受弹力的示意图.
【例4】
小木块放在桌子上,下列说法正确的是(
)
A.在接触处只有桌子有弹力产生
B.在接触处桌面和小木块都有弹力产生
C.木块对桌面的压力是木块形变后要恢复原状而对桌面施加的力
D.木块对桌子的压力是木块的重力
【例5】
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另一端,下列有关“弹簧形变产生的力”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.以上说法都正确
【例6】
如图所示,一个球形物体静止放在光滑的水平地面上,并与竖直墙相接触,A、B两点是球与墙和地面的接触点,则下列说法正确的是(
)
A.A、B两点都有弹力
B.A点有弹力,B点没有弹力
C.A点没有弹力,B点有弹力
D.A、B两点都没有弹力
【例7】
使用弹簧测力计时,下面几种说法错误的是(
)
A.使用前应先检查指针是否指在零刻度上
B.使用时,弹簧测力计必须竖直放置,不能倾斜
C.使用时,弹簧、指针不能与外壳摩擦
D.使用时,必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的量程
【例8】
弹簧测力计是科学实验中常用的仪器。下列关于它的说法中正确的是(
)
A.测量力前首先应估计被测力的大小,以免超过量程
B.测量前,要轻轻拉几下弹簧,这是为了避免弹簧卡在外壳上
C.测量时可以朝任意方向拉动弹簧测力计
D.图14中,静止的物体A所受拉力与重力是一对相互作用力
【例9】
某同学用一只弹簧秤做研究弹簧的伸长与拉力关系的实验,具体记录数据如下表:
拉力/N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
弹簧长度/cm
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.10
14.30
15.60
16.20
(1)根据实验数据,该弹簧的原长是
cm.
(2)根据实验数据,能做一个测量范围是
N的弹簧秤,理由是
.
(3)当悬挂某物体时,弹簧长度为10.5cm,问该物体对弹簧的拉力是
N.
【例10】
某同学在研究轻质弹簧的长度随拉力变化的关系时,进行了如图所示的实验.已知每个钩码重为0.5N,刻度尺的最小分度值是1mm.
(1)请将观察到的数据填入实验记录表中,并根据实验数据,在坐标格内做出弹簧长度L随拉力F变化的关系图像;
实验序号
1
2
3
4
5
钩码对弹簧的拉力F/N
弹簧的长度L/cm
(2)此实验中弹簧长度L与拉力F的关系是
.
【例11】
为研究橡皮筋是否也与弹簧有类似的性质,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和橡皮筋的伸长量△x,根据多组测量数据画出的图线如图示.
(1)当在两根橡皮筋上都悬挂重为6N的钩码时,橡皮筋A的伸长量为
cm,橡皮筋B的伸长量为
cm.
(2)分别用这两根橡皮筋制成测力计,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(均选填“A”或“B”).
(3)将本实验中相同的两根橡皮筋A并联起来可以制成量程更大的弹簧测力计,能够测量力的最大值为
N.
(4)实验完成后,同学们提出若将两橡皮筋并列起来制成测力计,则其量程为
.(填选项)
A.0﹣25N
B.0﹣5N
C.0﹣12.5N
D.0﹣22.5N.
【例12】
甲、乙两同学分别用10N的力拉放置在光滑水平桌上的弹簧秤的两端,则弹簧秤的示数为
.
一、弹力
弹性形变?非弹性形变?
F1为书对桌面(斜木板)的压力,F2为桌子(斜木板)对书的支持力;F1、F2及推力、拉力均属于弹力
F2
F2
F1
F1
二、弹簧测力计
0
1
N
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
弹簧测力计
想一想:此时弹簧测力计的示数是多少?100N?200N?
图14