2.1力课时2力的测量和图示

第2章力与空间探索第1节力课时2力的测量和图示◆网络构建◆课本导学一、力的测量二、力的图示三、弹力◆解题突破题型1力的测量题型2弹力的理解与分析◆基础训练考点1力的测量考点2力的三要素考点3力的图示易错点对复杂情景中弹簧所受拉力判断混乱◆强化训练一、力的测量1.力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，简称牛，符号为N。【名师讲解】牛顿，英国物理学家、天文学家、数学家，他开创了经典力学。为了纪念他，人们把他的名字作为力的单位。2.感知力的大小托起一个乒乓球所用的力约为0.03N；托起两枚鸡蛋所用的力约为1N；一辆小轿车对地面的压力约为1.2×10⁴N。3.测力计：测量力的大小的工具叫作测力计。弹簧测力计是一种常用的测力计，其结构如图所示。（1）结构：拉环、弹簧、指针、拉杆、面板、秤钩，如图所示。（2）原理：在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度越长。（3）自制弹簧测力计（教材第60页实践活动）探索步骤1.把一根下端带有挂钩的弹簧的上端固定在长方形木板上，让弹簧自由下垂，在指针所指的位置标出0刻度线。2.在挂钩上先悬挂2个钩码（每个钩码对弹簧的拉力均为0.5N），在指针所指的位置标出相应的刻度值。3.在挂钩上每多悬挂2个钩码，在指针所指的位置分别标出相应的刻度值，弹簧伸长的长度如图甲所示。4.根据长木板的长度和弹簧可伸长的长度，标出最大测量值和其他数值刻度线，如图乙所示。5.在自制弹簧测力计的挂钩上挂上文具盒或课本等物品，测出弹簧测力计对它们的拉力。再用实验室里的弹簧测力计测量一下，看看两者的测量值有多大的差距结论实验表明，弹簧受到的拉力越大，弹簧伸长的长度也越长。弹簧测力计就是利用这个原理制造出来的【名师讲解】弹簧测力计的使用方法①认清量程和分度值：加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值，否则会损坏弹簧测力计。如图所示，弹簧测力计的量程为0⁓5N，分度值为0.2N，示数为3.6N。②检查零刻度线：检查弹簧测力计的指针是否指在零刻度线上，若不在，调节弹簧测力计，使指针与零刻度线重合。③沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉动挂钩几次，放手后观察指针能否回到零刻度线的位置，以防弹簧卡壳。④拉力的方向与弹簧的轴线方向一致，以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦。⑤读数时，视线要与指针对应的刻度线垂直。⑥记录数据要带单位。读数时不需要估读。⑦待测的力（物体）一定要在弹簧测力计的挂钩一端，严禁倒挂。二、力的图示1.力的三要素(1)影响力的作用效果的因素实例现象归纳分析拉弹簧时，用力越大，弹簧被拉得越长力的大小影响力的作用效果拉弹簧时，弹簧变长；压弹簧时，弹簧变短力的方向影响力的作用效果在A处推物体，物体翻倒；在B处推物体，物体会在桌面上滑动力的作用点影响力的作用效果(2)力的三要素力的作用效果跟力的大小、方向、作用点有关。人们通常把力的大小、方向、作用点叫作力的三要素。◆教材<思考与讨论>（见教材第62页）足球运动员能否将足球从合适的位置射入球门内，跟他踢球时所用力的大小、方向和作用点有关。【例1】（2025・慈溪期中）小张同学做了一个实验，来验证力的三要素对力的作用效果的影响，如图所示。分别在A、B、C三处用同样大小的力推门，可以感受到在A处容易把门推开，这说明力的作用效果与力的_________有关；在A处用不同大小的力推门，可以感受到力大一点容易把门推开，这说明力的作用效果与力的_________有关。【答案】作用点大小【解析】在A、B、C三处用同样大小的力推门，可以感受到在A处容易把门推开，这说明力的作用效果与力的作用点有关。在A处用不同大小的力推门，可以感受到力大一点容易把门推开，这说明力的作用效果与力的大小有关。2.力的图示(1)概念：由于力有三个要素，因此单用一个数值是无法完整地表示一个力的，科学上通常用一根带箭头的线段来形象地表示力。这种表示力的方法叫作力的图示。(2)力的图示的作图步骤①确定受力物体，画出作用点；②选定标度（用某一长度表示多少牛的力），从作用点开始沿力的方向画一条线段，根据选定的标度和力的大小按比例确定线段长度；③在线段的末端标出箭头，表示方向，并标出力的大小。◆教材<思考与讨论>（见教材第62页）用力的图示表示大小为30N、竖直向上提书包的力，如图所示。【例2】如图所示，工人用平行于斜面的200N的推力将一个木箱推上斜面。请作出木箱受到的推力的示意图。【答案】如图所示。三、弹力1.弹性：弹簧受到拉力会发生形变，不受拉力时又会恢复到原来的状态，弹簧的这种性质叫作弹性。2.弹力：手拉弹簧时也会感受到弹簧反抗拉伸的作用。发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力。 3.对弹力的理解（知识拓展）①弹力产生的条件：一是两物体直接接触；二是物体间要发生弹性形变。二者缺一不可。弹力是接触力，物体间不接触不会产生弹力，但相互接触的物体间不一定产生弹力。②常见的弹力：我们平时所说的推力、拉力、压力和支持力，都属于弹力的范围。③弹力的大小：在弹性限度内，物体弹性形变程度越大，其产生的弹力越大。④弹力的施力物体与受力物体：弹力是由于物体发生弹性形变而产生的，因此弹力的施力物体是发生形变的物体，受力物体是与它接触使其形变的物体。⑤弹力的方向：物体间的弹力方向都与接触面垂直，与物体形变的方向相反，即与物体恢复原状的方向相同，或与使物体发生形变的力的方向相反。实例分析：以足球放在木板上为例，分析足球和木板间发生的弹力情况。以足球为研究对象：因为足球使木板发生了弹性形变，木板要恢复原状，所以会对足球产生一个竖直向上的弹力，习惯叫支持力F支。以木板为研究对象：因为木板使足球发生了弹性形变，足球要恢复原状，所以会对木板有一个竖直向下的弹力，习惯叫压力F压。因为物体形变的方向与水平面垂直，所以足球放在水平木板上时，足球和木板间的弹力方向都与水平面垂直。【名师讲解】分析几种常见的弹力①压力：作用点在被压物体的表面，方向垂直于接触面指向被压物体。②绳的拉力：作用点在绳与被拉物体的接触点上，方向沿着绳子指向绳子收缩的方向。③支持力：作用点在支持物体与被支持物体的接触面上，方向垂直于接触面，指向被支持物体。A对斜面的压力绳子的拉力斜面对物体的支持力【例2】如图，弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，使用前，弹簧测力计要沿着________方向调零。弹簧测力计对木块的拉力大小为____________，此力的方向是____________。【答案】水平2.2N水平向右【解析】因为要沿水平方向拉木块，所以拉动木块前，应将弹簧测力计沿水平方向进行调零。弹簧测力计的分度值为0.2N，所以弹簧测力计的示数为2.2N，则弹簧测力计对木块的拉力大小为2.2N，弹簧测力计沿水平方向向右拉木块，所以拉力方向水平向右。解题突破◆题型1力的测量【例1】如图甲所示，弹簧测力计的分度值是________N，测量范围是________，此时弹簧测力计所测的拉力为________。(2)如图乙所示，把弹簧测力计的一端固定，另一端用3N的力拉它时，弹簧测力计的示数为3N；如图丙所示，若将弹簧测力计的固定端取下，两端各施加一个3N的拉力而使弹簧测力计静止，此时弹簧测力计的示数是________。A.0B.3NC.6ND.无法判断【答案】(1)0.205N1.6N(2)B【解析】(1)由题图甲可知，弹簧测力计可以测出的最大拉力为5N，所以弹簧测力计的测量范围是05N；每1个大格为1N，其中1个大格均分为5个小格，所以每1个小格表示0.2N，即弹簧测力计的分度值是0.2N；此时弹簧测力计所测拉力的大小等于弹簧测力计的示数，为1.6N。(2)由力的作用是相互的可知，题图乙中弹簧测力计的左端受到固定物对其向左的大小为3N的力，则题图丙中弹簧测力计在水平方向上的受力情况与题图乙完全相同，故题图丙中弹簧测力计的示数也为3N。【方法点拨】当弹簧测力计保持静止时，弹簧测力计的拉环不管是固定在墙壁上还是用手拉着，对弹簧测力计的示数大小都没有影响。【易错警示】很多同学误认为弹簧测力计的示数为6N或0。实际上弹簧测力计的示数等于作用在秤钩上的拉力的大小。◆题型2弹力的理解与分析【例2】如图所示，一个铁块放在一块薄木板上，下列关关于铁块和木板受力情况的叙述正确的是（）①铁块受到向上的弹力是因为铁块发生了弹性形变；②木板受到向下的弹力是因为木板发生了弹性形变；③铁块受到向上的弹力是因为木板发生了弹性形变；④木板受到向下的弹力是因为铁块发生了弹性形变。A．①③B．①④C．②③D．③④【答案】D【解析】①③铁块受到向上的弹力，铁块是受力物体，木板是施力物体，是因为木板发生了弹性形变，故①错误，③正确；②④木板受到向下的弹力，木板是受力物体，铁块是施力物体，是因为铁块发生了弹性形变，故②错误，④正确。故③④正确，即ABC错误；D正确。【方法点拨】弹力是指物体由于发生弹性形变而产生的力，其受力方向与物体发生形变的方向相反，其大小与形变程度有关；绳子类问题，其拉力沿绳子的收缩方向；面接触类问题，其弹力必定垂直与接触面，支持力的作用点在被支持的物体上，压力的作用点在被压的物体上；【例3】如图所示，弹簧的一端固定在墙上，在弹性限度内，另一端用手向右拉长弹簧，且保持不动，下面有关说法不正确的是（）A．弹簧产生的弹力的施力物体是“弹簧”B．弹簧产生的弹力的受力物体是“手和墙”C．手受到弹力是因为弹簧发生了弹性形变D．手受到弹力是因为手发生了弹性形变【答案】D【解析】AB．物体因为弹性形变而产生的力叫做弹力，发生弹性形变的物体弹簧即为施力物体，弹簧发生弹性形变产生对手和墙的拉力，则墙和手为受力物体，故AB正确，AB不符合题意；CD．手受到弹力的原因是弹簧发生弹性形变，弹簧要恢复到原状，故C正确，C不符合题意，D错误，D符合题意。◆考点1力的测量1.[2025浙江宁波调研]小王同学在使用弹簧测力计之前，发现指针在“0.1N”处，此时测量某一拉力，指针在“2.9N”处。则被测拉力的大小为（）A.3.0NB.2.9NC.2.8ND.无法确定【答案】C【解析】使用弹簧测力计之前，指针在“0.1N”处，没有调零就去测力，即从0.1N处开始测起，弹簧测力计最后的示数为2.9N，则被测拉力的大小为2.9N0.1N=2.8N。故选C。2.[2025浙江温州期中]关于弹簧测力计的使用，下列操作不正确的是（）A.使用前应检查指针是否对准零刻度线B.弹簧测力计使用时必须竖直放置，不得倾斜C.测量时，拉力方向应与弹簧轴线方向一致D.测量力的大小时，应待指针稳定后再读数【答案】B【解析】使用弹簧测力计之前，应检查指针是否对准零刻度线，否则会造成测量错误，故A正确；弹簧测力计可以在竖直方向或者其他方向使用，只是使用中要注意应使弹簧测力计所测力的方向沿弹簧的轴线方向，故B错误，C正确；测量力的大小时，应待指针稳定后再读数，故D正确。故选B。3.观察如图所示的弹簧测力计，回答下列问题：(1)这个弹簧测力计的量程是________，分度值是________；(2)若指针指在如图所示的位置，则它的读数为________。【答案】(1)05N0.2N(2)4.6N【解析】(1)由题图可知，弹簧测力计最大测量值是5N，所以其量程为05N；每1N之间有5个小格，一个小格代表0.2N，即弹簧测力计的分度值为0.2N。(2)弹簧测力计的指针在4N下面第三条刻度线处，它的读数是4.6N。归纳总结：弹簧测力计使用前要校零，明确弹簧测力计的量程和分度值；使用时要注意弹簧轴线方向与其所受拉力方向一致；读数时要看清分度值且视线正对刻度线。◆考点2力的三要素4如图所示，分别在A、B、C处用同样大小的力推门，可以感受到在A点容易把门推开，这说明力的作用效果与力的________有关；在A处用不同大小的力推门，可以感受到力大一点容易把门推开，这说明力的作用效果与________有关；用同样大小的力在同一点推一个半开的门，推的方向不同，门可能会打开或关闭，这说明力的作用效果与________有关。【答案】作用点力的大小力的方向【解析】在A、B、C处用同样大小的力推门，可以感受到在A点容易把门推开，这说明力的作用效果与力的作用点有关。在A处用不同大小的力推门，可以感受到力大一点容易把门推开，这说明力的作用效果与力的大小有关。用同样大小的力在同一点推一个半开的门，推的方向不同，门可能会打开或关闭，这说明力的作用效果与力的方向有关。5.[2025浙江温州期末]图甲是古代中国劳动人民发明的农具——风扇车，常用于清除谷物中的轻质杂质，如空壳、瘪粒等，其内部结构如图乙所示。向同一方向转动把手时（如图丙），作用在B处会比A处容易。此时，影响力的作用效果的是（）A.力的大小B.力的作用点C.力的方向D.力的种类【答案】B【解析】向同一方向转动把手时，作用在B处会比A处容易，是力的作用点不同。故B正确，ACD错误。故选B。◆考点3力的图示6[2024浙江宁波调研]画出表示电线对电灯6N的拉力的图示。【答案】如图所示【解析】电线对电灯的拉力作用点在电线与电灯的接触点上，拉力的方向沿电线向上，大小为6N。◆易错点对复杂情景中弹簧所受拉力判断混乱7[2025浙江绍兴期末]如图所示，所有弹簧测力计都在力的作用下处于静止状态，则弹簧测力计甲、乙、丙、丁的示数分别为（）A.2N，4N，4N，4NB.2N，0N，0N，0NC.4N，4N，4N，4ND.2N，2N，2N，2N【答案】D【解析】弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力，四个弹簧测力计的示数均为2N。故选D。1.[2023上海静安模拟]如图所示，将甲､乙两个规格完全相同的弹簧测力计的挂钩互相勾起来，放在水平桌面上，固定甲的提环，拉动乙的提环｡下列说法中正确的是()A.甲的示数为0，乙的示数不为0B.乙的示数为0，甲的示数不为0C.甲､乙的示数都不为0，且相等D.甲､乙的示数都不为0，且不相等【答案】C【解析】将两个完全相同的弹簧测力计的挂钩钩在一起，甲弹簧测力计固定，以甲弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，水平方向受到一对平衡力，弹簧测力计的示数等于其中一个力的大小；同理以乙弹簧测力计为研究对象，测力计处于平衡状态，水平方向受到一对平衡力，弹簧测力计的示数也等于其中一个力的大小，乙测力计的示数等于甲弹簧测力计的示数，C正确｡3.[2024温州鹿城期中]用力压弹簧，弹簧会发生形变｡下列能ABC正确表示弹簧所受压力的示意图的是()ABCD【答案】C【解析】用力压弹簧，弹簧会发生形变｡弹簧所受的压力作用在弹簧上，因而作用点必须画在弹簧上，A､B错误｡向下压弹簧，因此弹簧受到的压力向下，C正确，D错误｡3.一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，关于弹力的情况，下列说法中错误的是()A.足球受到的支持力是木板产生的弹力B.足球产生的弹力是足球的形变造成的C.木板形变是木板产生弹力造成的D.足球产生的弹力就是足球对木板的压力【答案】C【解析】对足球受力分析可知，足球受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力，该支持力是木板由于发生弹性形变产生的弹力，A正确；足球发生弹性形变，有恢复原状的趋势，所以产生弹力，即对木板的压力，B正确；木板形变是由于受到足球对它的作用力，不是因为木板产生弹力，C错误；足球产生的弹力的受力物体是木板，这个弹力就是足球对木板的压力，D正确｡4.[2024上海月考]如图所示的仪器名称是__________，它弹簧测力计是测量______的工具，此时的读数为___________｡【答案】N3.4力【解析】题图所示的仪器名称是弹簧测力计，弹簧测力计是测量力的工具｡图示弹簧测力计的分度值为0.2N，此时弹簧测力计的读数为3.4N｡5.[2024宁波期中改编]如图所示，小华用20N的力拉着箱子行走，拉力的方向与水平面成30°角，画出箱子所受拉力的示意图｡【答案】如图所示｡【解析】拉力F的作用点在与箱子的接触点上，方向斜向上，与水平面成30°角，大小是20N｡6.[2025丽水庆元月考]如图所示是甲､乙两根弹簧受到的拉力和长度之间的关系，下列说法中正确的是()A.弹簧的伸长量始终和拉力成正比B.乙弹簧受到8N的拉力时伸长4cmC.甲弹簧受到2N的拉力时伸长3cmD.使用甲弹簧制作的测力计量程较大【答案】C【解析】在弹性限度内，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力成正比，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越大，超过弹性限度时，弹簧的伸长量与弹簧受到的拉力不成正比，A错误；当乙弹簧受到8N的拉力时，弹簧伸长了4cm2cm=2cm，B错误；当甲弹簧受到4N的拉力时，弹簧伸长了6cm，若甲弹簧受到2N的拉力，则弹簧伸长3cm，C正确；在弹性限度内，乙弹簧的最大测量值较大，所以用乙弹簧制作的测力计量程较大，D错误｡7.[2023陕西中考]如图是一个静止在水平桌面上的物体｡请画出桌面对该物体的支持力F的示意图(作用点在O点)｡【答案】如图所示｡【解析】一个静止在水平桌面上的物体，桌面对该物体的支持力F的作用点为O点，方向竖直向上｡8.[2023安徽安庆调研]实验小组在探究弹簧伸长量(x)与弹簧受到的拉力(F)关系的实验中，得到如图甲所示的Fx关系图像(图线记为a)。(1)分析图甲的数据，得到实验结论：弹簧受到的拉力/弹簧的伸长量=常量(设为k)，则比值k的单位是____________，这根弹簧k的大小为________。(2)把这根弹簧截去一部分，剩余部分弹簧的k值是否会发生变化？实验小组的同学对此产生了兴趣并提出了各自的猜想：甲同学：因为是同一根弹簧，所以k不变｡乙同学：因为弹簧变短了，所以k变小｡丙同学：因为弹簧变短了，所以k变大｡为验证猜想，他们对剩余部分弹簧进行如下探究：①把弹簧悬挂在竖直的刻度尺旁，静止时如图乙，则此时弹簧长度为____________cm；②在弹簧下端挂上钩码，某次弹簧静止时如图丙所示，每个钩码的重力为0.5N，则弹簧下端受到钩码的拉力F=___________N，此时弹簧的伸长量x=____________cm；③多次改变悬挂钩码的数量，实验数据记录如表所示；弹簧受到的拉力F/N01.02.03.04.05.0弹簧的伸长量x/cm01.002.003.004.005.00④根据表中的数据，请在甲图中描点，并画出图像(对应图线记为b)；⑤比较图线a､b可以判断______(选填“甲”“乙”或丙”)同学的猜想是正确的｡【答案】（1）N/cm0.5N/cm（2）3.002.52.50如图所示丙(2)①