20力与弹簧测力计

二十、力与弹簧测力计知识导航知识导航一、力1、力的含义（1）力的定义：力是。（2）力的单位：物理学中用字母表示力。（3）力产生的条件：①必须有两个或两个以上的物体。其中一个叫施力物，另一个叫受力物②物体间必须有相互作用（可以不接触）。（4）力的性质：①力不能脱离物体而存在．对于任何一个力，它既有施力物体，又有受力物体，没有施力物体或受力物体的力是不存在的．

②物体对物体的作用，它们是同时产生、同时消失，没有先后之分．③物体之间无论接触与否均可能有力的作用．④力的作用是相互的．（5）力的作用方式：直接接触，并且发生相互作用而产生的力，如拉力、推力、压力等；不用直接接触也会产生的力，如重力，电磁力等．

力的作用效果：改变形状、改变运动状态3、力的三要素：方向、大小、作用点二、弹簧测力计弹力：物体发生弹性形变而产生的力2、弹簧测力计（1）原理：弹簧受到拉力就要伸长，拉力越大，。（2）结构：弹簧测力计主要由等组成。①弹簧测力计上的刻度值是用作单位②量程：弹簧测力计上最大刻度③分度值：弹簧测力计的最小刻度值（3）使用注意事项：①零刻度的调整。②弹簧测力计受到的拉力不能超过它的量程，否则弹簧测力计会损坏。③不同弹簧测力计的最小刻度不一定相同，应据刻度值和格数去算。力的理解力的理解1．下列有关力的说法中正确的是（）A．力可以离开物体而单独存在 B．只有力的大小能影响力的作用效果 C．两个物体接触就一定会产生力的作用 D．两个不接触的物体也会产生力的作用【解答】解：A、力是物体间的相互作用，力不可能离开物体而单独存在，故A错误；B、力的大小、方向、作用点都影响力的作用效果，故B错误；C、力是物体间的相互作用，要产生力的作用至少有两个物体，与是否接触无关，所以两个物体接触不一定产生力，故C错误；D、力是物体对物体的作用，发生力的作用时，物体间不一定接触，如磁铁吸引铁钉；故D正确。故选：D。2．下列关于力的说法中正确的是（）A．两个不接触的物体不可能有力的作用 B．一个物体不可能同时与两个物体有力的作用 C．相互接触的两个物体之间不一定发生力的作用 D．力的作用不可以没有施力物体，但可以没有受力物体【解答】解：A、对于磁体来说，即使不接触也可能产生力的作用，故A错误；B、一个物体也可能同时对两个或两个以上的物体有力的作用。如课桌对桌面上的多个物体都有支持力的作用，故B错误；C、力是物体对物体推、拉、提、压的作用，故若两个物体接触，但不发生上述关系，也不会有力的作用，故C正确；D、在发生力的作用时，一定同时有施力物体和受力物体，故D错误。故选：C。3．下列四个现象中，力的作用效果与其他不同的是（）A．跳水运动员压弯跳板 B．用手捏饮料瓶，饮料瓶变瘪了 C．运动员用力拉弓，弓变弯曲 D．投出的实心球在空中做曲线运动【解答】解：A、跳水运动员压弯，说明力可以改变物体的形状；B、用手捏饮料瓶，饮料瓶变瘪了，力改变了饮料瓶的形状；C、运动员用力拉弓，弓变弯曲，说明力改变物体的形状；D、投出的实心球在空中做曲线运动，实心球的运动方向不断变化，说明力改变了物体的运动状态；力的作用效果和其他三个不同的是D。故选：D。4．利用所学知识，判断下列现象中，力的作用效果与其他三个不同的是（）A．水总是由高处向低处流 B．用力将饺子皮捏成不同的造型 C．火车受摩擦阻力的作用减速进站 D．体育课上将实心铅球用力推出【解答】解：A、水总是由高处向低处流，属于力改变物体的运动状态；B、用力将饺子皮捏成不同的造型，饺子皮的形状发生变化，属于力改变物体的形状；C、进站的火车受阻力缓缓停下，速度在减小，属于力改变物体的运动状态；D、将实心铅球用力推出，球在力作用下，运动速度和运动方向都在发生改变，属于力改变物体的运动状态；根据分析可知，选项A、C、D都是物体运动状态的改变，B是物体形状的改变。故选：B。5．在下列足球运动的各个现象中，力的作用效果与其他不同的是（）A．踢出的足球在草地上越滚越慢 B．足球在空中沿弧线飞⾏ C．守门员抱住飞来的足球 D．被踩在脚下的足球变扁【解答】解：A、踢出的足球在草地上越滚越慢，速度越来越慢，说明力改变物体的运动状态。B、足球在空中沿弧线飞⾏，速度和方向都变化，说明力改变物体的运动状态。C、守门员抱住飞来的足球，速度减小，说明力改变物体的运动状态。D、被踩在脚下的足球变扁，形状变化，说明力改变物体的形状。ABC都是改变物体的运动状态，只有D改变物体形状。故选：D。6．如图所示，人坐在小船上，在用力向前推另一艘小船时，人和自己坐的小船却向后移动。由上述现象，不能得出的结论是（）A．物体间力的作用是相互的 B．力是物体对物体作用 C．施力物体同时又是受力物体 D．力的作用效果与力的作用点有关【解答】解：A、在用力向前推另一艘小船时，人和自己坐的小船却向后移动，说明物体间力的作用是相互的，故A正确；B、在用力向前推另一艘小船时，小船受力向前运动，说明力是物体对物体作用，故B正确；C、物体间力的作用是相互的，当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用，施力物体同时又是受力物体，故C正确；D、人坐在小船上，在用力向前推另一艘小船时，人和自己坐的小船却向后移动，并不能说明力的作用效果与力的作用点有关，故D错误。故选：D。7．如图所示为某届奥运会运动项目图标，其中不是利用“力的作用是相互的”这一原理的是（）A．游泳 B．皮划艇 C．蹦床 D．举重【解答】解：A、游泳时人对水施加向后的力，同时水对人施加向前的力使人前进，故A不符合题意；B、皮划艇前进是因为桨对水施加向后的力，同时水对桨施加向前的力，使艇前进，故B不符合题意；C、人对蹦床施加向下的力，同时蹦床对人施加向上的弹力，使人蹦起，故C不符合题意；D、举重利用的不是“力的作用是相互的”这一原理，而是力改变物体的运动状态，故D符合题意。故选：D。8．下列有关力的分析正确的是（）A．只有相互接触的物体间才能产生力的作用 B．竖直向上抛出的物体，上升时受到竖直向上的重力 C．用力拍桌子，手也会感到痛，说明了力的作用是相互的 D．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【解答】解：A、物体间不接触也可以产生力的作用，例如磁体吸引铁块，故A错误；B、重力的方向总是竖直向下的，竖直向上抛出的物体，上升时受到的重力也是竖直向下的，故B错误；C、用手拍桌子，手给桌子施力的同时，手也受到桌子的反作用力，所以手会感到痛，这说明物体间力的作用是相互的，故C正确；D、物体间力的作用是相互的，鸡蛋碰石头，石头对鸡蛋的力与鸡蛋对石头的力是一对相互作用力，二者大小相等，故D错误。故选：C。力的描述力的描述9．如图所示，分别在A、B、C三点处用垂直于门方向的力推门，感觉A（填“A”、“B”或“C”）点处较容易，该实验说明力的作用效果跟力的作用点（填“大小”、“方向”或“作用点“）有关，成语“风吹草动”中的施力物体是空气。【解答】解：分别在A、B、C三点处用垂直于门方向的力推门，感觉A点处较容易，该实验说明力的作用效果跟力的作用点有关；“风吹草动”，说明空气对草施加了力的作用，故受力物体是草；故答案为：A；作用点；空气。10．力的大小、方向和作用点叫做力的三要素，它们都能影响力的作用效果。【解答】解：力的大小、方向、作用点叫做力的三要素；它们都影响力的作用效果。故答案为：大小；方向；作用点；作用效果。三．实验探究题（共1小题）11．如图所示，使一薄钢尺的下端固定。现分别用不同的力去推它，使其发生（a）（b）（c）（d）各图中所示的形变，如果F1＝F3＝F4＞F2，那么：（1）能说明力的作用效果跟力的大小有关的是图a和图；（2）能说明力的作用效果跟力的方向有关的是图a和图c；（3）能说明力的作用效果跟力的作用点有关的是图a和图d。（4）本实验用到的实验方法是控制变量法。【解答】解：由题知，力的大小关系为F1＝F3＝F4＞F2；（1）研究力的作用效果跟力的大小的关系时，应选择力的方向和作用点都相同、而力的大小不同的图a和b；（2）研究力的作用效果跟力的方向的关系，应选择力的大小和作用点都相同、而力的方向不同的图a和c；（3）研究力的作用效果跟力的作用点的关系时，应选择力的大小和力的方向都相同、而力的作用点不同的图a和d；（4）控制变量法是一个物理量有多个影响因素时，保持其他量不变，改变其中的一个量，观察物理量和这个改变量之间的关系。所以本实验运用的是控制变量法。故答案为：（1）a；b；（2）a；c；（3）a；d；（4）控制变量。四．作图题（共3小题）12．如图所示，装有重10牛物体置于水平桌面上，请用图示法画出桌面所受的压力F。【解答】解：重10牛物体置于水平桌面上，此时的压力大小等于其重力，即F＝G＝10N，压力方向垂直于接触面向下，作用点在接触面上，如图所示：13．汽车车厢里挂着一个小球，某时刻出现如图所示的情景。（忽略空气对球的作用力）画出此时小球的受力示意图。【解答】解：小球受到竖直向下的重力G和沿绳子的拉力F的作用，作用点在小球的重心，过重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标出“G”和“F”，如图所示：14．如图所示，物体在表面粗糙的斜面上静止，请在图中画出此物体所受力的示意图（力的作用点都画在物体的重心上）【解答】解：物体在表面粗糙的斜面上静止，受到竖直向下的重力G和垂直斜面向上的支持力F的作用，另外，由于物体有向下运动的趋势，所以物体还受到沿斜面向上的摩擦力f的作用，过物体的重心作竖直向下的重力G，垂直斜面向上的支持力F，沿斜面向上的摩擦力f，如图：弹力弹力1．下列关于弹力的说法正确的是（）A．物体间不相互接触，也能产生弹力 B．发生弹性形变的物体，形变越大，弹力越大 C．只要物体接触，就一定产生力 D．只有弹簧能产生弹力【解答】解：A、物体间不相互接触，不会有相互的挤压，不能产生弹力，故A错误；B、发生弹性形变的物体，形变越大，弹力越大，故B正确；C、物体接触，不一定产生力的作用，故C错误；D、任何发生弹性形变的物体都会产生弹力，故D错误。故选：B。2．关于形变和弹力下列说法中正确的是（）A．橡皮筋具有塑性 B．橡皮泥具有弹性 C．只有发生弹性形变的物体才产生弹力 D．物体的弹性形变可无限大【解答】解：A、橡皮筋发生形变时能够自动恢复原状，具有弹性，故A错误；B、橡皮泥发生形变时不能恢复原状，具有塑性，故B错误；C、只有发生弹性形变的物体才产生弹力，故C正确；D、具有弹性的物体，都有一个弹性限度，超过这个限度，物体可能会被破坏，从而失去弹性，故D错误。故选：C。3．关于弹力的叙述中正确的是（）A．只有弹簧、橡皮筋等这类物体才可能产生弹力 B．只要两个物体接触就会产生弹力 C．任何物体的弹性都有一定的限度，因而弹力不可能无限大 D．弹力的大小只与物体形变的程度有关【解答】解：A、发生弹性形变的物体都能产生弹力，弹力的产生并不局限于弹簧、橡皮筋等物体，故A错误；B、只有发生弹性形变的物体才能产生弹力，接触的两个物体不一定发生弹性形变，故B错误；C、任何物体的弹性都有一定限度，因而弹力不可能无限大，故C正确；D、弹力的大小与物体本身的性质、物体形变的程度有关，故D错误；故选：C。4．在图中，A、B两球相互间一定有弹力作用的图是（）A． B． C． D．【解答】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：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的合力作用，从而发生弹性形变产生弹力。故选：B。弹簧测力计弹簧测力计5．如图甲所示，用水平拉力F1＝20N拉弹簧，弹簧伸长了2cm。现在两端同时用F2的力沿水平方向拉弹簧，如图乙所示，要使弹簧伸长3cm（仍在弹性限度内），则每个力F2为（）A．20N B．30N C．10N D．40N【解答】解：物体间力的作用是相互的，甲图中用20N的力F1的力拉弹簧时，弹簧左端也受到向左的20N的拉力，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比，要使弹簧伸长3cm，则需要30N的拉力，在乙弹簧左右两端均施加水平拉力，弹簧仍伸长3cm，由于两种方法是等效的，所以加在弹簧乙上施加的力也是30N。故选：B。二．填空题（共5小题）6．定义：弹簧所受到的拉力F与弹簧的伸长量x成正比，即F＝kx，（k为弹簧劲度系数﹣常量）。如图所示的弹簧k＝40N/m，弹簧伸长量x＝1.5cm时，则弹簧受到拉力F＝0.6N；当拉力为2N时，弹簧伸长量为5cm。【解答】解：（1）弹簧伸长量x＝1.5cm＝0.015m，F＝kx＝40N/m×0.015m＝0.6N；（2）由F＝kx可得，x′＝＝＝0.05m＝5cm；故答案为：0.6；5。7．如图所示，弹簧质量忽略不计，甲是弹簧的原长，先在下端挂质量为m1的物体时弹簧伸长了2cm，再在下端加挂质量为m2的物体时，弹簧又伸长了1cm（在弹性限度内），则m1：m2＝2：1。【解答】解：弹簧测力计是根据弹簧发生弹性形变时产生的弹力与弹簧的伸长量成正比的关系制作的。在只悬挂m1时，弹簧收到的拉力为m1g，此时弹簧的伸长量为2cm；当再在下端加挂质量为m2的物体时，弹簧受到的拉力为（m1+m2）g，弹簧的伸长量为3cm。由此可列式：＝，解得：＝。故答案为：2：1。8．如图所示，两个完全相同的轻质弹簧测力计的挂钩钩在一起，将弹簧测力计A的另一端固定在墙上，甲同学用300N的拉力拉弹簧测力计B的另一端，则两测力计示数分别为FA＝300N，FB＝300N；若甲、乙两同学同时用150N的力向相反方向拉测力计，则此时A测力计的示数FA′＝150N。【解答】解：将两个完全相同的弹簧测力计的挂钩钩在一起，A弹簧测力计固定，以A弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为300N的平衡力，弹簧测力计的示数等于其中一个力的大小，等于300N；若甲、乙两同学同时用150N的力向相反方向拉测力计，同理以B弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，受到一对为150N的平衡力，弹簧测力计的示数等于其中一个力的大小，测力计的示数仍为150N。故答案为：300；300；150。9．如图所示的装置中，乙物体重8N，甲、乙保持静止状态，乙物体对地面的压力为3N，不计弹簧测力计的自重。则地面对乙物体的支持力为3N，弹簧测力计的示数是5N。【解答】解：对乙进行受力分析可知，乙受到竖直向下的重力，向上的支持力和绳子对乙的向上的拉力，由于乙物体对地面的压力和地面对乙的支持力是一对相互作用力，则支持力等于压力，大小为3N；则绳子对乙的拉力为：8N﹣3N＝5N。由于弹簧测力计处于平衡状态，两侧受到的拉力相同，且力的作用是相互的，因此，绳子对弹簧测力计的拉力为5N，即弹簧测力计的示数为5N。故答案为：3；5。10．如图所示，在弹簧测力计下挂一重物A和吊篮B，一人站在篮中，此时弹簧测力计的读数为700N，当人用100N的力竖直向下拉A时，弹簧测力计的读数为700N。【解答】解：（1）开始时，物体A、吊篮B及人组成的系统受到竖直向下的重力G与竖直向上的弹簧测力计的拉力F作用而静止，处于平衡状态，由平衡条件知：G＝F＝700N；（2）人对A的拉力是内力，人用100N的力拉A时，物体A、吊篮B及人组成的系统受重力G与测力计拉力作用，由于系统所示重力G不变，则弹簧测力计的读数：F＝G＝700N不变。故答案为：700。11．在研究弹簧的伸长量与外力的关系实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度L0＝10cm，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加拉力F，测出弹簧对应的长度，减去自然长度L0，算出弹簧的伸长量△L。实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，记录的拉力F与弹簧的伸长量△L的数据如下表所示：拉力的大小F/N24681012弹簧的伸长△L/cm11.522.533.5（1）由表中数据可知，该弹簧受到的拉力每增加1N，弹簧的伸长量增加0.25cm。（2）当竖直向下拉力F＝16N时（在弹性限度内），弹簧的长度为14.5cm。（3）分析表中数据发现弹簧的伸长量与拉力不成正比，其原因是弹簧竖直悬挂时由于自身重力有一定伸长。【解答】解：（1）从表格数据可以得出每增加2N，伸长量就增加了0.5cm，故每增加1N，则伸长量就增加0.25cm；（2）当竖直向下拉力F＝16N时，与12N相比，增加了4N，说明弹簧在3.5cm的基础上还需伸长1cm，故伸长量需要增加4.5cm，弹簧原长为10cm，故此时弹簧长为14.5cm；（3）分析表格中数据，当拉力的大小为2N时，弹簧应该伸长0.5cm，而此时伸长了1cm，可能是因为弹簧自身有重力，悬挂时由于自身重力有一定伸长。故答案为：（1）0.25；（2）14.5；（3）弹簧竖直悬挂时由于自身重力有一定伸长。12．在学习了弹力及弹簧测力计的相关知识后，小红同学发现，弹簧测力计的刻度是均匀的，由此她想探究“弹簧的伸长与所受拉力的关系”，于是她采用了图一的装置进行了探究。（1）要完成实验，除了需要如图一所示的铁架台，一根两头带钩的弹簧，若干相同的钩码（已知每个钩码重0.5N）以外，还需要的测量仪器是刻度尺。（2）通过实验，小红同学收集了弹簧受到大小不同的拉力F以及所对应的弹簧长度L，并在坐标纸上绘制了图二的图象。分析图象可知：①该弹簧的原长L0为2cm，当弹簧受到2N的拉力时，弹簧伸长量△L为4cm；②可以得到的实验结论是在弹性限度内，弹簧的伸长量△L与它所受到的拉力F成正比；①若用该弹簧制作一只弹簧测力计，其量程是0～2.5N。【解答】解：（1）钩码的重力已知，因此不需要测量，实验中要测量的是弹簧的伸长量，而长度的测量工具为刻度尺，所以需要刻度尺；（2）①当弹簧所受的拉力为0时弹簧的长度为原长，由图二可知弹簧的原长L0为2cm；且当弹簧受到2N的拉力时，弹簧的长度L为6cm，则△L＝L−L0＝6cm−2cm＝4cm；②分析图二中的数据可以得出结论：在弹性限度内，弹簧的伸长量△L与它所受到的拉力F成正比；③根据图二可以分析出拉力每增加0.5N弹簧伸长1cm，当超过2.5N时，这一规律被打破，因此可以断定用该弹簧制的弹簧测力计的量程是0～2.5N；故答案为：（1）刻度尺；（2）①2；4；②在弹性限度内，弹簧的伸长量△L与它所受到的拉力F成正比；③0～2.5。13．小华在课外探究：弹簧的伸长量跟所受拉力的变化关系，利用如图甲所示实验装置记录了相应实验数据如下：（g＝10N/kg）钩码质量/g050100150200250300400指针位置/cm234677.57.5（1）表格中空白处应填的数据为：5。（2）根据数据分析可知弹簧的原长为2cm。（3）分析实验数据你可以得到的结论是：在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比。（4）小华做出了如图乙三个图像，其中正确的是图2。（5）分析实验数据可知，若用此弹簧做成弹簧测力计，量程是0～2.5N。【解答】解：（1）由表中数据可知：在50～250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而加长，即弹簧伸长的长度和受到的重力（拉力）成正比；每增加50g弹簧伸长量就增加1cm，故表中空白处为5；（2）根据表中数据可知，当所挂钩码为0时，弹簧的长度为2cm，因此弹簧的原长为2cm；（3）由表中数据可知：在50～250g的范围内，弹簧的长度随物体质量的增大而加长，即：在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比；（4）结合表中数据读图像可知，弹簧的原长为2cm，所以横坐标应从2cm处开始，所以图1错误；当超过弹簧的弹性限度，即使再增加物体的重力，弹簧也不会再伸长，故图3错误；所以只有图2符合题意。（5）当弹簧的长度为7.5cm时，弹簧的长度不会发生改变，因此当弹簧伸长5cm时所受的拉力即是弹簧的最大测量值，为F＝G＝mg＝0.25kg×10N/kg＝2.5N；所以量程为0～2.5N。故答案为：（1）5；（2）2；（3）在弹性限度内，弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比；（4）2；（5）0～2.5N。14．某小组同学想研究弹簧长度的增加量与哪些因素有关，他们选用材料和横截面均相同而长度不同的两根弹簧进行实验。他们把弹簧的上端固定，然后在弹簧下挂上不同的钩码，如图所示，测出弹簧的长度L，算出比原长L0的伸长量△L（△L＝L﹣L0），并把实验数据填在了下表中。表一钩码重力（牛）01234弹簧的长度L（厘米）4.25.05.86.67.4弹簧的伸长量△L（厘米）00.801.62.43.2表二钩码重力（牛）01234弹簧的长度L（厘米）2.12.52.93.33.7弹簧的伸长量△L（厘米）00.40.81.21.6①分析比较表一或表二中的第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧受到的拉力越大弹簧的伸长量越大。②分析比较表一和表二中第三列、第四列、第五列等有关数据及相关条件，可以得出的初步结论是：材料和横截面相同长度的弹簧，受到相同的拉力，弹簧的原长越长，弹簧的伸长量越大。③请进一步综合分析比较表一、表二中的数据，归纳得出结论。（a）分析比较表一（或表二），可得出的初步结论：当弹簧的材料、横截面和原长均相同时，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比。（b）分析比较表一和表二，可得出的初步结论：材料和横截面均相同的弹簧，受到相同的拉力，弹簧的伸长量与弹簧的原长成正比。④该小组同学想继续探究弹簧长度的增加量是否与弹簧的材料有关，