第七章 力 第二节 弹力
1. 什么是弹性？
2. 弹力与变形的关系
3. 弹簧测力计的使用
1. 弹性、塑性和弹性极限
弹性物体在受到力时会变形，而在不施加力时会恢复到其原始形状的特性。
塑料物体的特性是，它在变形之后不能__自动恢复到原来的形状__。
弹性极限 物体的弹性有一个极限，超过这个弹性极限，物体的形状就不能完全恢复。
第二弹力
概念物体由于__弹性变形__而产生的力称为弹力。
对于同一个物体，在弹性限度内，弹力的大小是随着物体的变形程度而变化的，弹性变形越大，产生的弹力越大。
三弹簧测力计
原理：在弹簧的弹性极限内，施加在弹簧上的拉力越大，弹簧的__伸长量__越长。
其结构主要由弹簧、钩、指针、表盘等组成。
使用 （1）使用前： ①观察量程及分度值； ②调至零位； ③轻轻拉动吊钩数次，防止弹簧卡死。
（2）使用时：①测力时，弹簧伸长方向必须与被测拉力方向一致，避免弹簧与壳体产生摩擦；②测量时，被测力不得超出弹簧测力计的量程；③读数时，视线必须与指针水平，并与表盘面垂直。
1 型弹性体
例 1 下列哪项关于弹力的论述是正确的？
A.物体接触时，相互之间必定存在弹力
B.只有受到弹簧作用的物体才会受到弹力的作用。
C.弹力只存在于互相接触并发生弹性变形的物体之间
D.弹簧的弹力总是与弹簧的长度成正比
【解析】C.一个变形的物体，为使它恢复原状，对与之直接接触的物体施加一个力，这个力就是弹力。弹力产生的条件：①物体直接接触；②物体发生弹性变形。弹力的大小与物体本身的性质和物体的变形量有关。如果互相接触的物体都不变形，物体之间就不存在弹力。A错误。只要两个物体直接接触，发生弹性变形，两物体之间就会产生弹力。弹力的产生并不局限于弹簧。B错误。弹力只存在于互相接触并发生弹性变形的物体之间。C正确。在弹性极限内，弹簧的弹力与弹簧的伸长或压缩成正比，而不与弹簧的长度成正比。D错误。
【提示】弹力是物体之间直接接触时产生的，其产生的前提是物体会发生弹性变形。非接触的物体之间不会产生弹力。
例2 图7-2-9所示的力中，不是弹力的力是（）
图 7-2-9
【解析】C.物体相互接触，因变形而恢复原状的力叫弹力；我们通常所说的推、拉、举、压等力都是弹力。本题中只有地球对月球的吸引力是万有引力的一种，两物体并不接触，所以不属于弹力。所以C符合题意。
II型弹簧测力计的原理
例3：小明观察到弹簧测力计的刻度是均匀的，于是他猜测弹簧的伸长量和受到的拉力成正比。为了验证猜测，小明决定做个实验。
（1）完成这个实验，除了需要一根两端带钩子的弹簧、若干个相同的钩子、一个如图7-2-10A所示的铁架外，需要的测量仪器有。实验结束后，小明记录的数据如下表所示。表格中明显错误的数据是实验1号的，正确的结果应该是。
图 7-2-10
实验次数
拉力（钩总重量）F/N
弹簧延伸
体积ΔL/cm
0.40
0.80
1.70
1.60
2.00
2.40
（2）删除错误数据，并绘制图B中弹簧伸长量与拉力的关系图。
（3）图片证明小明的猜测是（正确或错误）。
【答案】（1）41.20量表
（2）如图7-2-11 （3）正确
图 7-2-11
【解析】（1）从图中我们可以看出，现有设备为铁架、弹簧、挂钩。实验中需要测量弹簧受力拉伸后的长度，所以还需要一把尺子。根据表格中的数据可知，弹簧的伸长量与拉力成正比，所以第四组数据是错误的，应该是1.20cm。（2）我们可以根据拉力和弹簧的伸长量画出比例图。（3）通过图表和数据，说明小明的猜测是正确的。
【小贴士】弹簧的自然长度是指弹簧在不受力时的长度，弹簧的伸长量是指弹簧在受力时的长度与自然长度之比。弹簧的伸长量（ΔL）等于弹簧的总长度（L）与弹簧的自然长度（L0）之差（公式为：ΔL=L-L0）。因此，弹簧的伸长量与弹簧的长度是两个不同的概念。
3 型弹簧测力计的使用
例4 下列哪项关于弹簧测力计的论述是正确的？
A.不同的弹簧测力计有更长的弹簧和更宽的测量范围。
B.弹簧测力计的分度值反映了测量所能达到的准确度
C、用弹簧测力计测力，读数时视线应与刻度面平行。
D.人们无法设计一个弹簧测力计来测量压力。
【解析】B.弹簧测力计的量程与弹簧的长度没有必然联系，故A错误。弹簧测力计的分度值也就是最小刻度值表示测力计的准确度，故B正确。读数时，视线应垂直于测力计的刻度面，故C错误。弹簧受到压力时，也会产生弹性变形，我们也可以利用这个特点制作测力计，故D错误。
知识点?弹性
1、图7-2-12所示的四种力中，非弹性力是（ ）
图 7-2-12
【解析】D.用手拉弹簧时，弹簧伸长，发生弹性变形，产生弹力；用手压铁条使铁条弯曲时，铁条发生弹性变形，产生弹力；运动员拉弓时，铁条发生弹性变形，产生弹力。磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，这种吸引力不是弹力。
2.关于弹力产生的条件，下列说法正确的是（）
A.只要物体变形，就会产生弹力
B.只要两个物体接触，就会产生弹力
C.只要两个物体相互吸引，就会有弹力
D.只有发生弹性变形的物体才能产生弹力
【解析】D 物体变形包括弹性变形和塑性变形弹力包括哪些力，只有当物体发生弹性变形时，才会产生弹力，因此A错误，D正确。只有当物体相互接触，物体间发生弹性变形时，才会产生弹力，因此B错误。两个物体相互吸引，但如果不发生变形，就不会产生弹力，因此C错误。
知识点?弹簧测力计及其原理
3、下列测量工具中，不属于测力计的是（ ）
A.弹簧秤 B.握力计
C.秤 D.牵引测力计
【答案】C
4、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，测量其自然长度L0=10cm，然后将其垂直悬挂，让其自然下垂，在其下端垂直向下施加一个拉力F。用记录的拉力F与弹簧的伸长量x绘制的Fx图如图7-2-13所示。实验过程均在弹簧的弹性极限范围内进行。
图 7-2-13
（1）从图中可以看出，弹簧上的拉力每增加1N，弹簧的伸长量就会增加。
（2）当弹簧受到4N的拉力时，弹簧的长度为。
（3）弹簧测力计的原理是，在弹簧的弹性极限内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
【答案】 （1）0.5 （2）12.5 （3）比例
【解析】从图中我们可以看出，当弹簧伸长1cm时，拉力为1N；当伸长1.5cm时，拉力为2N；当伸长2cm时，拉力为3N。因此，弹簧上每增加1N的拉力，弹簧的伸长量就增加0.5cm。从图中我们可以看出，当拉力为4N时，弹簧伸长2.5cm，加上原来的长度，总长度为12.5cm。
知识点?弹簧测力计的使用
图 7-2-14
5、如图7-2-14所示，在弹簧测力计下端悬挂一物体，该物体对弹簧测力计所施加的拉力的大小为（）
答:4.4NB。3.9N
C.3.6ND。 3.3N
【答案】C
6、关于弹簧测力计，下列说法正确的是（）
A.在月球上，不可能用弹簧测力计测量力的大小。
B.弹簧测力计上用字母“N”表示其型号
C、测量时，弹簧与壳体之间不应有摩擦。
D.实验室使用的弹簧测力计每一格代表0.1公斤。
【答案】C
一、多项选择题
1.弹性物体与塑性物体的区别是（）
A.弹性物体受到力时会变形，而塑性物体受到力时不会变形。
B.弹性物体和塑性物体在受到力时都会变形，而在不施加力时都会恢复到原来的形状。
C.弹性物体变形后能恢复原形，塑性物体变形后不能自动恢复原形
D.弹性物体无论受到多大的力都能恢复到原来的形状，但塑料物体则不能。
【答案】C
2. 关于弹性，下列哪项表述是不正确的？
A.相互接触的物体不一定会产生弹力。
B.弹力仅指弹簧变形时对其他物体的作用。
C.弹力是指弹性变形的物体对与其接触的物体施加的使其恢复原状的力。
D.压力、支撑和张力都是弹力。
【解析】B 弹力是指与发生弹性变形的物体接触时，为了恢复原状而施加的力。如果两个物体接触但不互相挤压，则不会产生弹力。各种发生弹性变形的物体都能产生弹力。例如，竹竿、弹簧片、塑料尺等发生弹性变形时都能产生弹力。只有B是错误的。
3. 学生 A、B、C 使用同一个拉力器测试手臂力量。结果每个人都能伸直手臂。下列哪项陈述是正确的？
A.A很重，需要很大的拉力。
B. B的手臂比较粗，所以他拉的力气也比较大
C. C的手臂更长，所以他使用的拉力更大
D. A、B、C三者所受的拉力相同
【解析】C：在弹簧的弹性极限内，弹簧伸长越长，所需的拉力越大。因此，手臂较长的人，所需的拉力较大，C符合题意。
4.为了更准确地测量约6N的力，应使用下列弹簧测力计（）
A.量程0~10N，分度值0.2N
B.量程0~5N，分度值0.1N
C.量程0~15N，分度值0.5N
D.量程0~20N，分度值0.5N
[分析] 弹簧测力计A的最大测量值应大于6N，且分度值越小，读数越准确，故应选用A。
5、使用弹簧测力计时，下列注意事项中错误的是（）？
A、使用前应检查指针是否在零刻度线上，若不在，应将指针调整至零刻度线上。
B.测力计使用时必须垂直放置
C、所测力不能超出测力计的量程，否则会损坏测力计。
d.读数时视线应垂直于表盘
【答案】B
6、如图7-2-15A、B所示，弹簧测力计的读数分别为（）
图 7-2-15
A. 4N 和 8NB。4N 和 4N
C. 4N 和 0ND。8N 和 8N
【解析】图B中，弹簧测力计受到向右拉的4N力，弹簧测力计的读数为4N。此时墙面也对弹簧测力计施加向左拉的4N力。这是因为力的作用是相互的。同样，图B中，当用两个4N的力同时向两边拉弹簧测力计时，测力计保持静止，效果与图A相同，所以弹簧测力计的读数也应为4N。
7、弹簧测力计是根据“在弹性限度内，弹簧上所受的拉力越大，弹簧的伸长量也越大”这一原理制作的。实验证明，在一定范围内，弹簧的伸长量与所受的拉力成正比。图7-2-16中正确反映这一关系的图形是（ ）
图 7-2-16
【答案】A
2. 填空
8、如图7-2-17所示，在瓶子里装满水，将一根细玻璃管通过一个有孔的橡皮塞插入玻璃瓶中，用手轻轻挤压玻璃瓶，我们可以看到细管里的水面，从这个现象可以推断出发生了变形。本次实验采用的方法是。
[答案] 上升玻璃瓶转换方法
【解析】用双手挤压玻璃瓶时，玻璃瓶的形状发生微小的变化，而玻璃瓶中水的体积不变，细玻璃管中的水位上升。此现象说明瓶子的形状发生了变化，即力可以改变物体的形状。这种实验方法叫换算法。
图 7-2-17
图 7-2-18
9、如图7-2-18所示，中国跳水运动员在练习跳水时，跳板发生变形，产生了力，这个力的方向是 ，受力物体是 。
[答案] 弹力弹簧垂直向上作用于运动员
【解析】弹力方向与变形方向相反，跳板受运动员压力作用而向下弯曲，运动员跳起后，跳板能自动恢复原状，因此，跳板发生弹性变形，产生弹力，其方向为垂直向上。
【点评】判断一个物体能否产生弹力，关键是看物体是否发生弹性变形，在弹性限度内，物体变形越大，产生的弹力越大。
10、如图7-2-19所示，弹簧测力计的量程为，分度值为，钩上的拉力为。
【答案】0～100.43.2
【解析】观察弹簧测力计的量程，其量程为0~10N，刻度值为最小两根刻度线所代表的力，为0.4N，拉力为3.2N。
图 7-2-19
图 7-2-20
11. 某学生用图7-2-20所示的拉力器测量臂力，将5根弹簧一起拉长0.4m，每根弹簧拉长1cm需要2N的拉力，则其臂力为。
[答案] 400
3.实验探索问题
12、某学生用弹簧做实验，研究弹簧的长度和拉力的关系，记录的具体数据如下表所示。
拉
/N
弹簧长度
/厘米
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.1
12.3
13.6
15.0
（1）根据实验数据，该弹簧可用来制作测力计，其量程为。理由是：
。
（2）当用手将弹簧拉至7.5cm长时，手对弹簧所施加的拉力为 。
【答案】 （1）0~5N 当拉力超过5N时，弹簧的伸长量不再与拉力成正比。 （2）2.5N
【解析】在一定范围内，弹簧的拉力与伸长量是成比例的，超过这个范围，拉力与伸长量就不再成比例了，这个范围也是弹簧能测量的力的范围。
13、在“研究弹簧伸长量与外力的关系”实验中，将弹簧水平放置，测量其自然长度弹力包括哪些力，然后垂直悬挂，让其自然下垂，在其下端垂直向下施加一个外力F。实验过程在弹簧的弹性极限范围内进行，用记录的外力F与弹簧的伸长量x绘制的Fx图如图7-2-21所示。
图 7-2-21
（1）从图中可以看出，施加在弹簧上的拉力每增加1N，弹簧的伸长量就会增加。
（2）分析该图像，可以得出以下结论：
。
（3）本研究的实际应用。
（4）图形不过原点的原因是：
。
[答案]（1）0.5
（2）在一定范围内，弹簧的伸长量和其受到的拉力成正比。
（3）弹簧测力计
（4）弹簧垂直悬挂并自然下垂时，在自身重力作用下已伸长了一定量。
【解析】（1）从图中可以看出，弹簧在不受力时，其长度为0.5cm。当拉力为1N时，其长度为1cm。也就是说，弹簧上每增加1N的拉力，弹簧的伸长量就会增加0.5cm。
（2）通过分析图形可以得出，在一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比。
（3）弹簧测力计是根据“在一定的范围内，弹簧的伸长量和受到的拉力成正比”的原理制作的。
（4）弹簧有自身重力，当弹簧水平放置时，测量的是其自然长度，当垂直放置时，必然会因自身重力而受到一定程度的拉伸，因此，图形不通过原点。
1. 拿一把钢锯条，用手指将一端压在桌子上，用另一只手的手指将露出在桌子上的一端压到图7-2-22所示的a、b位置。手指感觉到用力较大的部分就是将钢锯条弯曲到所需位置时。此现象说明：
图 7-2-22
【答案】b.物体的弹性变形越大，产生的弹力越大。
2、在“制作橡皮筋测力计”活动中，同学们发现，在一定范围内，橡皮筋上拉力越大，橡皮筋的长度越长。基于这一现象，小明和小李提出了如下猜想（如图7-2-23所示）。谁的猜想是正确的呢？他们决定一起通过实验来验证各自的猜想。
图 7-2-23
加油站
皮筋伸长的长度一般用符号ΔL来表示，等于皮筋挂上钩后的长度L与不挂钩时皮筋的长度L0之差，即ΔL=L-L0。
(1) 完成这个实验，除了需要一根橡皮筋、几个相同的钩子、一个铁架和细铁丝外，还需要其他设备。
（2）小明、小李的实验记录数据如下：
张力（钩码总
重量)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
橡皮筋总计
长度L/cm
4.5
5.1
5.7
6.3
6.9
7.5
橡皮筋拉伸
长度ΔL/cm
0.6
1.2
2.4
3.0
①无钩码时，橡皮筋长度L0＝。
②请填写表格第3行的数据。
③为判断小丽的猜测是否正确，应该对表中的哪两行数据进行分析比较？
答案：要比较两行数据（可选的序列号）。
④分析表中数据。你认为实验可以初步验证谁的假设是正确的？答：。你是如何分析数据并作出这一判断的？请简述你作出这一判断的依据：。
【答案】（1）尺子（2）①4.5②1.8③1、3④小明每次拉橡皮筋的长度和拉力的比值都是一个常数（或者说，对橡皮筋施加的拉力每增加几倍，橡皮筋的长度也会增加几倍）