初中物理“弹力”解题指导及例题剖析

初中物理“弹力”解题指导及例题剖析

【方法展示探究规律】

有关弹簧测力计的各类题型及其解法：

围绕弹簧测力计进行命题考查时，主要是考查其原理、读数和使用方法。

(1)使用方法的考查：求解这类问题时用到整体法和隔离法。整体法是从整体出发，从部分与整体的联系中揭示整个系统的运动规律，从而达到最佳处理问题的一种解题方法。本着整体观念，对系统进行整体分析，沿着从系统到局部、从整体到个体的思维途径去寻找未知量与已知量的关系，经过分析得出结论。隔离法就是从整体中分离出一部分我们要研究的对象，对确定的研究对象进行受力分析，再根据有关二力平衡的知识来解题的一种方法。

(2)弹簧测力计原理的考查：关键是抓住原理内容：在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比。其次是注意运用数学中图象法、解析法(也叫公式法)等进行分析解答。

(3)读数的考查：解题的关键是弄清它的量程和分度值，即弄清每一大格和每一小格所表示的示数。

例1　小红有一根很轻的螺旋弹簧，她想利用这根弹簧自制一个弹簧测力计，为此她先通过实验研究了这根弹簧伸长与所悬挂物体重力大小的关系，实验记录数据如下：

(1)记录表格中两空白处，是记录时不慎丢失的两个数据，请你根据表格中其它数据，帮助小红在表中上丢失的两个数据。

(2)根据你对记录数据的分析，你将建议小红制作的弹簧测力计的测量范围是　　　　。

【解析】仔细分析表中给出的数据可知，弹簧每伸长5cm，悬挂物体重力就增大了0.098N。根据这个规律就可计算丢失的两个数据。从表中给出的数据还可知，在悬挂的物重不超过0.49N时，弹簧伸长长度与悬挂重物成正比，在此范围内，制成的弹簧测力计刻度均匀。而当物重达到0.588N时，弹簧伸长不再与悬挂物重成正比，由此可知用此弹簧制成的弹簧测力计的测量范围应定为0～0.49N。所以答案应该是：(1)0.216;34.5(2)0～0.49N。

例2　如图(甲)所示，用大小相等、方向相反的两个力F1、F2拉弹簧测力计，若两个力的大小均为2N，问：弹簧测力计的示数和两个力的合力各为多少?

【解析】在同直线上方向相反的二力的合成，合力的大小为二力之差，故合力为零。对弹簧测力计的示数，我们可以设想：将弹簧测力计的一端固定在墙上，另一端用2N的拉力拉挂钩，如图(乙)所示。显然弹簧测力计的示数为2N。这时，墙面受到弹簧测力计向右的拉力为2N。根据物体间力的作用是相互的，相互作用的力大小相等的原理，墙面对弹簧测力计也有一个向左的拉力，大小为2N。这时弹簧测力计的受力情况与图(甲)所示的情况一样，所以图中弹簧测力计的示数为2N。

【点评】本题考查的是弹簧测力计的示数及二力合成的有关知识。对于不同形式的作用，效果有时是相同的，对不熟悉的问题我们可以根据所学知识转化为较明确的形式来方便解题。

【创新学习拓展视野】

例3　几个同学用同一根弹簧拉力器比试臂力，拉力器上有三根弹簧，结果每个人都能把手臂撑直，则(　)

A.臂力大的人所用拉力大　　　　B.手臂长的人所用拉力大

C.体重大的人所用拉力大　　　　D.每个人所用的拉力一样大

【解析】因为弹簧所受拉力的大小与弹簧伸长的长度成正比，弹簧的原长是一固定值，但每个人手臂的长短不同，所以，手臂越长的人撑直手臂时把弹簧拉得越长，使弹簧伸长的越长，所用的拉力也就越大，因此B正确。而对于臂力大的人和体重大的人，如果撑直手臂时使弹簧伸长的不长的话，他们所用的拉力也就不大。答案选B。

【剖析】无论是弹簧测力计，还是弹簧拉力器，其主要构造都有弹簧，制作原理也都是在弹性限度内，弹簧的伸长与所受的拉力成正比。因此，遇到此类题时，判断拉力的大小只需看弹簧伸长的长度就可以了。

【拓展】小李在电视看见了一种体育娱乐活动：一个人把自己悬在一根很长的橡皮绳下，自由地在空中上下振荡。小李发现，不管这人运动的幅度如何，他上下一次所用的时间似乎总是相等的。小李想证实这个观察结果的普遍性，甲、乙、丙、丁四位同学分别向他提出了建议。

甲：多问几个人，以多数人的意见为准。

乙：问问老师。

丙：用一根橡皮绳吊一个沙袋做实验，测量不同幅度的情况下来回一次所用的时间。

丁：直接打电话问问电视节目主持人。

如果以上四种途径得出的结论存在分歧，你最相信的是哪一种?简要说明理由。

(答案：最相信丙。因为物理实验是检验物理理论是否正确的最终标准)

例4　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，因此树枝能产生弹力

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，因为橡皮泥的形状发生改变，所以小兔子有弹力

【解析】桌面受书的压力作用，形状一定会发生改变，只是我们不能观察：风、磁铁分别使树枝、铁片发生了弹性形变，因此，应有弹力产生;橡皮泥的形变是非弹性形变，不会产生弹力。答：B。

【剖析】产生弹力的条件是物体必须具有弹性，还要发生弹性形变。但是，这些还不够，例如弹簧拉直后不能恢复原状，橡皮筋被拉断后就不能产生弹力了，所以，在说明弹力的问题时还应在前面加上在弹性限度内，否则，具有弹性的物体也不一定能产生弹力。

拓展：用弹弓射击时，石子是靠什么力射出去的?是不是无论怎样拉都能将石子射出去?

(答案：石子是靠被拉长的橡皮筋所具有的弹力射出去的。并不是无论怎样拉都能将石子射出去的，若所用拉力超过了橡皮筋的弹性限度，就会将橡皮筋拉断，石子也就不能被射出去)

例5　在测量范围内，一根轻质弹簧下端挂8N重物时长20cm，挂5N重物时长为18.5cm，则弹簧原长是　　　　_______cm，若用_______N力拉它，弹簧长为17cm。

【解析】在弹性限度内，弹簧的伸长跟它受到的拉力成正比，即第二次受到的外力是第一次的几倍，弹簧第二次的伸长量ΔL2就是第一次ΔL1的几倍，外力与伸长量存在着这样一个比例关系：，其中，ΔL1=L1-L0，ΔL2=L2-L0(L0是弹簧的原长，L1是弹簧受到拉力F1=8N时的长度，L2是弹簧受到拉力F=5N时的长度)，因此，此题就有：，所以，L0=16cm。当弹簧长为17cm时所对应的拉力为F3，则有：，所以F3=2N。利用比例法可得结论。