弹簧测力计的结构
考点2:关于弹力的基本概念及其常见误区。
⑴弹力是一种在物体接触时产生的特殊力。这意味着只有当两个物体确实接触时,弹力才可能产生。在引力和磁力的作用下,两个物体之间并不存在弹力。但即便两个物体接触,也不一定就存在弹力,因为这还需要满足另一个条件——物体必须发生弹性形变。
⑵形变分为两种类型:弹性形变(当外力撤销后,物体能够自动恢复原状的形变);以及塑性形变(外力撤销后,物体无法恢复原状)。值得注意的是,弹性形变也存在一定的限度,一旦外力超过这个限度,物体便无法自动恢复原状,这个限度被称为弹性限度。
⑶当物体发生弹性形变时,会产生一种反抗力,试图恢复到原来的状态,这种力就是弹力。从性质上来看,压力、拉力、支持力都属于弹力的一种表现形式。例如,当弹簧挂上重物并超出其弹性限度后,虽然弹簧被拉直但并未断裂,按照弹力的定义,虽然有形变但已超过弹性限度,弹力便不存在了。在初中阶段,我们主要研究的是在弹性限度内的弹性形变所产生的弹力。
⑷关于弹力的大小:在弹性限度内,对于同一物体(而非仅指同一物质)而言,其弹性形变越大,所产生的弹力也就越大。
关于弹力的作用点与方向
⑸弹力的作用点与方向(重点与难点):弹力的作用点通常位于两物体的接触面或接触点上。为了便于受力分析,我们常将作用点等效至物体的重心处。要研究弹力的方向,首先需选定研究对象,即受力物体。受力物体所受的弹力方向与其自身的形变方向是相同的。
考点3:弹簧测力计的原理及应用。
⑴弹簧测力计的使用要点:①选择量程合适的测力计;②在测量前进行调零(以消除弹簧自身重力的影响);③沿受力方向来回拉动几次以进行检查(确保弹簧测力计拉动后刻度在零刻度、检测弹簧是否有锈迹等);④测量时确保受力方向沿弹簧测力计的轴线方向;⑤正确读数时无需估读,选择分度值较小的刻度盘以增加精度。
关于弹簧测力计的内部结构
⑵弹簧测力计主要由外壳、刻度盘、指针、弹簧、拉环和挂钩等部分组成。特别需要注意的是拉环和外壳是固定为一体的结构。
⑶弹力的计算:弹簧测力计在弹性限度内,其伸长量与受力大小成正比。这个比例系数被称为劲度系数。同一根弹簧若被剪短,其劲度系数会变大,导致同样的伸长量所需力变小;若将弹簧接长,劲度系数会变小,导致同样的伸长量所需力变大。
双拉问题及弹簧测力计读数
⑷在双拉问题中,关键在于理解弹簧测力计的原理——它测量的是挂钩上的力。如图所示,当两匹马以相同的拉力(假设均为500N)拉动时,弹簧测力计的读数即为500N。再如图2(F1=F2=F),无论甲乙两弹簧测力计的挂码如何变化,只要拉力相等,读数就都为F。
对于弹簧测力计的倒挂问题,只要理解了其结构就很容易解决——读数为物体的重力加上外壳的自重。