2020-2021学年八年级物理下册-7.2弹力讲义新人教版.docx

2020-2021学年八年级物理下册 7.2弹力讲义新人教版

2020-2021学年八年级物理下册 7.2弹力讲义新人教版

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16
第2节弹力讲义
（知识点总结+例题讲解）

序号
知识点
难易程度
例题数
变式题数
合计
一
弹力：弹力的产生、产生条件
★
2
2
16
二
弹簧测力计及其原理
★
1
1
三
弹簧测力计的使用与读数
★★
2
2
四
弹簧测力计在力的相互性方面的应用
★★
2
2
五
探究弹簧测力计原理的实验
★★
1
1

一、弹力的基本概念：
1.定义：物体发生弹性形变而产生的力，叫作弹力；
（1）相互接触的物体发生弹性形变，物体想要恢复原状，就会对与它接触的物体产生一个作用力，这个作用力就是弹力；
（2）平时所说的推、拉、提、压、支持等力，都属于弹力。
2.产生弹力的条件：
（1）产生条件（缺一不可）：①相互接触；②发生弹性形变（有相互挤压）；
（2）说明：
①两个物体相互接触，若没有发生相互挤压，则没有弹力产生；
②塑性变形是一种不可自行恢复的变形；在发生塑性形变的瞬间有弹力，因为要发生塑性形变，会受到力的作用，这时有弹力产生。
当发生了塑性形变后弹力就消失了。
3.弹力的方向：垂直接触面，指向性别恢复的方向；
4.弹力大小与物体的材料、形状、形变大小有关；
5.补充知识：弹性形变与塑性形变
(1)弹性形变：物体受力发生形变不受力自动恢复原来形状的形变；
(2)塑性形变：物体受力发生形变不受力不能自动恢复原来形状的形变。
【例题1】如图所示的各力中，不属于弹力的是（　　）

A.杯垫对水杯的支持力 B.大象对跷跷板的压力
C.地球对月球的引力 D.绳子对小车的拉力
【答案】C
【解析】相互接触的物体由于发生弹性形变，物体想要恢复原状对与它接触的物体产生的力称为弹力。平时所说的推、拉、提、压、支持等力，都属于弹力。
解：A、杯垫对水杯的支持力是由于杯垫发生弹性形变产生的，属于弹力，故A不符合题意；
B、大象对跷跷板的力是压力，属于弹力，故B不符合题意；
C、地球对月球的吸引力是万有引力的一种，两物体也没有接触，不属于弹力，故C符合题意；
D、绳子由于发生了弹性形变而对小车产生拉力，属于弹力，故D不符合题意。
故选：C。
【变式练习1】下列关于弹力形成的说法正确的是（　　）
A.将一叠书放在桌面上，我们没有观察到桌面有什么变化，因此桌面没有产生弹力
B.风将树枝吹得弯曲，因此树枝产生弹力
C.磁铁将一铁片吸得弯曲，但磁铁未与铁片接触，因此铁片不产生弹力
D.将一块正方体的橡皮泥捏成一个小兔子形状，因为橡皮泥的形状发生改变，所以小兔子有弹力
【答案】B
【解析】（1）物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力，弹力作用在与其接触的物体上。
（2）物体发生塑性形变不产生弹力。
解：A、将一叠书放在桌面上，桌面由于受到压力而发生微小形变，产生弹力，故A错误。
B、风将树枝吹得弯曲，树枝发生弹性形变，因此树枝产生弹力，故B正确。
C、磁铁将一铁片吸得弯曲，此时肯定是有别的物体阻挡铁片向磁铁靠近，使铁片发生弹性形变，故铁片产生弹力，故C错误。
D、将一块正方体的橡皮泥捏成一个小兔子形状，因为橡皮泥发生的是塑性形变，故小兔子没有弹力，故D错误。故选：B。
【例题2】如图所示的三个图中，所有的球都是相同的，且形状规则、质量分布均匀。甲球放在光滑斜面和光滑水平面之间，乙球与其右侧的球相互接触并放在光滑的水平面上，丙球与其右侧的球放在另一个大的球壳内部并相互接触。关于这三个球的受力情况，下列说法正确的是（）

A.甲球受到两个弹力的作用 B.乙球受到两个弹力的作用
C.丙球受到两个弹力的作用 D.甲、乙、丙三球都只受一个弹力的作用
【答案】C
【解析】能根据物体的平衡条件利用假设法反过来确定物体的受力情况。
解：A、甲球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，斜面没有给其弹力，如果有的话球不会静止，故A错误。
B、乙球受重力和竖直向上的地面给它的弹力两个力，与乙接触的球不会给乙弹力，如果有的话乙球不会静止，故B错误。
CD、丙球受重力，圆面给它的指向圆心的弹力和与它接触的小球给它的沿他们圆心连线向左的弹力，如果它接触的小球不给它沿他们圆心连线向左的弹力的话它不能保持静止状态。故丙球受两个弹力的作用，故C正确、D错误。
故选：C。
【变式练习2】如图所示是用手压弹簧的示意图，下列选项中是由于弹簧形变产生的力是（　）
A.弹簧对手的作用力 B.手对弹簧的压力
C.地面对弹簧的支持力 D.弹簧的重力
【答案】A
【解析】物体发生弹性形变而产生的力叫弹力，弹力作用在与形变物体接触的物体上。
解：弹簧形变产生的力叫弹力，作用在手上，即由于弹簧形变产生的力是弹簧对手的作用力。
故BCD错误，A正确。
故选：A。
二、弹簧测力计及其原理：
1.作用：弹簧测力计是一种测力的大小的工具；
2.构造：主要由弹簧、挂钩、刻度盘构成；
3.原理：在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比；即F=kx。
【例题3】在弹性限度内，弹簧受到的　　越大，弹簧的　　就越长。
【答案】拉力；伸长量
【解析】在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
解：因为弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比，所以弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长量越长。
故答案为：拉力；伸长量。
【变式练习3】有一根弹簧，所受拉力F与弹簧的伸长量△L关系的图象如图所示。可知弹簧的伸长量与受到的拉力成　　比。当不受拉力时，弹簧的长度是3cm。若把一个物体挂在弹簧下静止时，弹簧的长度变为5cm，此时弹簧受到的拉力为　　N。

【答案】正；4
【解析】在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。
解：由图线知，此图线为过原点的直线，故可知：在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比；
当不受拉力时，弹簧的长度是3cm，把一个物体挂在弹簧下，弹簧的长度变为5cm，
故弹簧的伸长量△L＝5cm﹣3cm＝2cm；由图象可知△L＝2cm时，F＝4N。
故答案为：正；4。
三、弹簧测力计的使用与读数：
1.使用前：
（1）拉动弹簧：反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧)，防止其卡住，摩擦，碰撞；
（2）了解量程：知道测量力的最大范围(量程)是多少；
（3）明确分度值：了解弹簧测力计的刻度；知道每一大格，最小一格表示多少牛(N)；
（4）校零：检查指针是否对齐零刻度线，若没有对齐，需要调节至对齐；
2.使用中：
（1）不能超过量程使用；
(补充说明:因为超量程使用可能会损坏弹簧测力计，并且造成塑性形变，导致错误。而且超量程使用了，会导致测不出准确的力，比如一个6N的力，你用一个量程为5N的弹簧测力计测，指针指向5N，但是实际上是6N，就产生了错误。)
（2）同方向：测力时，要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上，且弹簧不能靠在刻度盘上；
（3）视线要与刻度盘垂直；
3.使用后：调节弹簧测力计，让指针对齐零刻度线；
4.说明：
（1）如果指针在零刻度线以上或者以下，这时候没有把指针调节至0，就会产生误差；
（2）在零刻度线以上，测出来的力比实际的力小；
反之在零刻度线以下，测出来的力比实际的力大；
（3）如果弹簧测力计侧放（弹簧轴线跟所测力的方向不在一条直线上），会使测量数值偏小；
【例题4】关于弹簧测力计的使用及原理，下列说法不正确的是（　　）
A.使用弹簧测力计时应该先调零
B.使用弹簧测力计时必须使其沿竖直方向
C.使用过程中，弹簧、指针不能与外壳有摩擦
D.在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长
【答案】B
【解析】（1）弹簧测力计是测量力的大小的工具，正确使用方法包括：
①首先看清弹簧测力计的量程，也就是弹簧测力计上的最大刻度即弹簧测力计的测量范围。加在弹簧测力计上的力，不能超出这个范围。
②认清弹簧测力计上最小刻度值，即每一小格表示多少牛，用它测量时可以迅速读出测量值。
③测量前要把指针调到零点，读数时，视线要与指针相平。
④测量时，要使测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向一致，不可用力猛拉弹簧或让弹簧测力计长久受力，以免损坏。
（2）定性地说，在弹性范围内弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度就越长；定量的说，在弹性范围内，弹簧伸长的长度与受到的拉力成正比，这就是胡克定律，弹簧测力计就是利用这个原理制成的。
解：A.使用弹簧测力计之前，要观察指针是否指在0刻线处，指针没有在0刻线处的，要把指针调到零点，故A正确；
B.弹簧测力计可以在竖直方向测量物重或拉力，也可以在其它方向测量力的大小，故B错误；
C.测量时，要使测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的一致，不要让弹簧与外壳间有摩擦，故C正确；
D.在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长就越长，弹簧测力计就是根据这个原理制成的，故D正确。
故选：B。
【变式练习4】关于弹簧测力计，下列说法正确的是（　　）
A.使用弹簧测力计时应该先调零
B.使用弹簧测力计时必须使其沿竖直方向
C.弹簧测力计只能测量物体重力
D.弹簧测力计的原理是：弹簧所受的拉力与弹簧的长度成正比
【答案】A
【解析】（1）使用弹簧测力计时先观察量程和分度值，再来回拉一下弹簧测力计，然后调零，进行使用。
（2）弹簧测力计可以测量任何方向的力。
（3）弹簧测力计可以测量重力，可以测量拉力等。
（4）弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比。
解：A.使用弹簧测力计时，要先观察量程、分度值和零刻度，不在零刻度要进行调零，故A正确。
B.簧测力计可以测量任何方向的力，故B错误。
C.弹簧测力计可以测量重力，可以测量拉力，故C错误。
D.弹簧测力计的工作原理：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比，故D错误。
故选：A。
【例题5】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2.5NB.乙对测力计的拉力是5N
C.乙对测力计的拉力是I0ND.测力计对乙的拉力是10N
【答案】B
【解析】弹簧测力计总是在平衡状态下使用的，即弹簧测力计在静止或匀速直线运动状态下工作的，此时弹簧测力计受到平衡力的作用。
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B正确。
故选：B。
【变式练习5】如图所示，甲、乙两个弹簧测力计的示数分别是（　　）

A.5N和10N B.5N和0N C.5N和5N D.0N和5N
【答案】C
【解析】弹簧测力计使用时总是在平衡状态下使用的，即弹簧测力计在静止或匀速直线运动状态下工作的，此时弹簧测力计受到一对平衡力的作用。
解：图甲中，弹簧测力计受到向右的拉力为5N，弹簧测力计的示数为5N，而此时墙面给弹簧测力计向左的拉力也是5N，这是因为力的作用是相互的；
同理，图乙中，当用两个5N的力同时向两侧拉弹簧测力计时，测力计整体要处于平衡状态，故其示数也应为5N，其效果与甲图相同。
故选：C。
四、弹簧测力计在力的相互性方面的应用：
【例题6】如图所示，将弹簧测力计A、B的挂钩挂在一起，然后用手水平左右拉弹簧测力计的圆环，使其保持静止状态，当弹簧测力计A的示数为4N时，则弹簧测力计B的示数及右手对弹簧测力计B的拉力大小分别是（　　）

A．8N、4N B．4N、8N C．0N、8N D．4N、4N
【答案】D
【解析】知道弹簧测力计A的读数，由于弹簧测力计A处于静止，受平衡力作用，可得左侧手对弹簧测力计的拉力；再要求力的作用是相互的，得出A弹簧对B弹簧的拉力等于弹簧测力计A的弹簧受力大小；而两个弹簧测力计整体要处于平衡状态，右手对弹簧测力计B的拉力等于左侧手对弹簧测力计的拉力。
解：弹簧测力计A的读数为4N时，说明弹簧测力计A的弹簧受力为4N，由于弹簧测力计A处于静止，受平衡力作用，则左侧手对弹簧测力计的拉力为4N；
弹簧测力计A的弹簧受力大小为4N，由于力的作用是相互的，A弹簧对B弹簧的拉力等于弹簧测力计A的弹簧受力大小，也是4N，即弹簧测力计B的示数为4N；
而两个弹簧测力计整体要处于平衡状态，右手对弹簧测力计B的拉力等于左侧手对弹簧测力计的拉力，也是4N。故只有选项D正确。故选：D。
【变式练习6】如图甲所示，用水平拉力下，F1＝10N拉一根弹簧，使弹簧伸长了2cm；如果在该弹簧两端同时用两个力F2和F2′沿水平方向拉弹簧，如图乙所示，要使此弹簧同样伸长2cm，则力F2和F2′的大小分别为（　　）

A．5N、5N B．10N、10N C．10N、20N D．20N、20N
【答案】B
【解析】在弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比。
解：已知在甲图中，弹簧左端固定在墙上，用大小为F1＝10N的水平拉力拉甲的右端，弹簧伸长了2cm；
在乙图中，在弹簧左右两端均施加水平拉力，弹簧仍伸长2cm，由于两种方法是等效的，所以加在弹簧左右两端的力也是10N。
故选：B。
【例题7】如图所示的三个装置中，弹簧和小球均完全相同，弹簧和细线的质量均不计，一切摩擦忽略不计，装置静止时各弹簧的拉力分别为F1、F2、F3，其大小关系是（　　）

A．F1＝F2＞F3 B．F1＝F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＝F3
【答案】D
【解析】根据二力平衡知识可知，当物体处于静止时，所受力为平衡力：
图甲中弹簧受到的拉力等于下面一个小球的重力大小为G；
图乙中弹簧受到的拉力也是右边小球的重力大小为G；
图丙中弹簧受到两个小球的拉力而平衡，其情况可以等效为图乙，故受力也为G。
解：根据二力平衡知识可知，当物体处于静止时，所受力为平衡力：三幅图当中的小球均处于平衡状态，
图甲中弹簧受到的拉力等于下面一个小球的重力大小为G；
图乙中弹簧受到的拉力也是右边小球的重力大小为G；
图丙中弹簧受到两个小球的拉力而平衡，其情况可以等效为图乙，也可把任意一个小球作为研究对象，弹簧对小球的拉力就等于小球的重力，即弹簧的拉力等于G；
故F1＝F2＝F3；故选：D。
【变式练习7】如图所示实验装置，甲物体重16N，乙物体重12N，当它们静止时不计弹簧测力计自重，则弹簧测力计的示数是（　　）

A．12N B．4N C．16N D．28N
【答案】A
【解析】弹簧测力计读数时，多数都是在静止或匀速直线运动状态即平衡状态下使用的，此时弹簧测力计的示数等于弹簧测力计受到的这两个力的大小。
解：由图可见，乙处于悬吊状态，乙由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的12N的拉力，弹簧测力计处于静止状态，水平方向上受到的就是一对平衡力，所以甲也对弹簧测力计施加了一个12N的拉力，弹簧测力计的示数等于这个力，等于12N。
故选：A。
五、探究弹簧测力计原理的实验：
【例题8】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，根据多组测量数据作出的图线如图乙所示。
（1）当在两根橡皮筋上都悬挂重力为8N的物体时，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。（填“A”或“B”）

【答案】（1）16；8；（2）B；A
【解析】（1）根据图乙分别找出在一定范围内A、B橡皮筋伸长与受到的拉力的函数关系式，根据函数关系式作答；
（2）根据弹簧则力计的测力原理确定测力范围；根据受同样的力（在测量范围内）伸长量大的，测量精确高。
解：（1）由图乙可知，A橡皮筋在受到的拉力不大于10N的情况下，B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下，橡皮筋伸长量△x与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线，
说明橡皮筋的伸长△x与受到接力F成正比例函数的关系，FA＝kA△xA，FB＝kB△xB，
由图知，当FA＝5N，△xA＝10cm；FB＝10N，△xB＝10cm，
将上面的数据分别代入FA＝kA△xA、FB＝kB△xB得：kA＝0.5N/cm、kB＝1N/cm，
因此FA＝0.5△xA，FB＝△xB，
所以，当在两根橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时，
橡皮筋A的伸长量为△xA=80.5cm＝16cm，橡皮筋B的伸长量为△xB=81cm＝8cm；
（2）测力计是根据在测量范围内，橡皮筋的伸长与受到的接力成正比的原理制成的，由图乙知，A的量程为0﹣10N，B的量程为0﹣15N，则用橡皮筋 B制成的测力计量程大；
由图乙可知，在测量范围内，如F＝5N时，用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm，而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm，所以，用橡皮筋A制成的测力测量的精确程度高；
故答案为：（1）16；8；（2）B；A。

【变式练习8】在学习了弹力及弹簧测力计的相关知识后，韩露同学发现，弹簧测力计的刻度是均匀的，由此她想探究“弹簧的伸长量△L与它所受到的拉力F大小的关系”，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1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　　。
（2）通过实验，韩露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像。分析图像可知：
①该弹簧的原长L0为　2　cm，当弹簧受到2N的拉力时，弹簧伸长量△L为　　cm；
②可以得到的实验结论是　　；
③若用该弹簧制作一只弹簧测力计，其量程是　　N。
（3）实验中，有同学认为可以用弹簧测力计代替钩码，勾住弹簧下端向下拉，来改变力的大小，力的数值由弹簧测力计读出。你认为本次实验用弹簧测力计还是用钩码探究更好一些？答：　　（选填“弹簧测力计”或“钩码”）；理由是　　。

【答案】（1）刻度尺；（2）①2；4；②在弹性限度内，弹簧的伸长与所受拉力成正比；③0～2.5；（3）钩码；用弹簧测力计不易控制力的大小和方向，弹簧的伸长量也不易测量准确（弹簧测力计有自重，向下拉时，读数偏大，结果不准确）。
【解析】（1）要探究弹簧的伸长量与受到拉力的关系，因此需要测量弹簧的伸长量和拉力，据此确定实验器材；
（2）①原长是在没挂钩码时弹簧的长度，可以从图中读出；
弹簧测力计的量程应该是伸长与拉力成正比的范围之内，可从图中找出当弹簧受到2N的拉力时，弹簧伸长量△L；
②所得出的结论，也就是弹簧测力计的制作原理；
③根据图中数据找出其量程；
（3）分析钩码的重力和弹簧测力计的拉力优缺点，得出结论。
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，所以需要刻度尺；
（2）①弹簧的原长是钩码重为0时的长度，为2cm；由图知当弹簧受到2N的拉力时，弹簧伸长量△L＝6cm﹣2cm＝4cm；
②从表中的数据可以看出分析表中数据可得到的结论是：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受拉力成正比；
③拉力每增加1N弹簧伸长2cm，当超过2.5N时，这一规律被打破，因此可断定，用其制作弹簧测力计的量程是0～2.5N；
（3）据题意可知，用弹簧测力计不易控制力的大小和方向，弹簧的伸长量也不易测量准确（弹簧测力计有自重，向下拉时，读数偏大，结果不准确），所以还是用钩码好。
故答案为：（1）刻度尺；（2）①2；4；②在弹性限度内，弹簧的伸长与所受拉力成正比；③0～2.5；（3）钩码；用弹簧测力计不易控制力的大小和方向，弹簧的伸长量也不易测量准确（弹簧测力计有自重，向下拉时，读数偏大，结果不准确）。