6.2 怎样测量力、怎样用图表示力

力不能直接被看不见,我们将如何测量它的大小呢?实验室中,测量力的大小的工具主要是弹簧测力计。

为什么弹簧测力计可以测出力的大小呢?这个问题就是本节课要重点要解释的问题。

一、弹簧测力计

1、认识弹簧测力计
弹簧测力计主要结构包含:吊环,弹簧,指针,挂钩,刻度盘,如图6-2-1所示。

当持钩上受到一个拉力,指针所指的示数就是拉力的大小。所以,我要记住的是,弹簧测力计显示的示数是挂钩上受到的拉力大小。

我们发现,弹簧测力计的弹簧受到拉力后变长,而且当拉力增大一倍时,弹簧的伸长量也会增大一倍。

这说明,在弹簧的弹性限度内,即弹簧的伸长量与弹簧所受的拉力成正比,这就是弹簧测力能制作成测量力的大小的原理。所谓伸长量,也叫伸长的长度。伸长量等于弹簧受拉力后的总长度与弹簧受拉力前的原长度之差。如图6-2-2所示,弹簧原长是x0,弹簧受拉力后弹簧的总长度是x1,所以,弹簧的伸长量△x=x1-x0  .

虽然拉力变大时,弹簧的总长度和弹簧的伸长量都在变大,但弹簧的总长度(x1)与弹簧所受拉力的大小并不成正比,与拉力大小成正比的是弹簧的伸长量(△x)。

2、弹簧测力计的使用
(1)观察弹簧测力计的量程及其最小刻度。如图6-2-3所示,

(2)检查弹簧测力计的指针是否在零刻度线上,如果不在需要对指针进行调整,使它指在零刻度线上。这个过程叫做校零。每次使用弹簧测力计之前都要校零。

如果弹簧测力计没有校零就开始使用弹簧测力计进行力的大小测量,会造成示数的偏大或偏小。如图6-2-3所示,该弹簧测力计在使用前指针对准了0.4N,这就意味着,我们还没有给挂钩一个拉力,弹簧测力计就有了一个示数,即,真实的拉力为零,但示数显示0.4N,偏大了。使用这样的弹簧测力计测量力的大小,示数肯定是会偏大的。

(3)测量前,沿轴线轻轻来回拉动挂钩几次,放手后再观察指针是否指在零线。如果指针不能回到零线处,则说明弹簧测力计的内部因摩擦存在卡壳现象,需要检查后调整。

(4)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。
这就表明,弹簧测力计的使用不一定非要竖直方向使用,可以水平拉,也可以斜着拉,只要确保所测力方向与弹簧伸长的方向(或者说弹簧的轴线方向)在同一条直线上就行了。

(5)读数时视线要与刻度盘垂直。

(6)弹簧测力计所测力的大小在读取时不需要估读,在填写数据时不要只写数据而丢掉力的单位。

 

二、力的示意图法

我们通常用一根有箭头的线段来表示力。

人用力拉车子,拉力的示意图如图6-2-4。

现在,我们来分析这个拉力的示意图。

(1)先在受力物体上标出力的作用点。若同一个物体上有多个力,只能选一点作为力的作用点。

(2)在同一幅图中,我们可以用线段的长度,表示力的大小。即,线段越长,表示力的数值越大。

(3)在线段的末端添上表示力的方向的箭头,并标出力的符号及大小。

上述力的示意图要做到“一画点,二画线,三画箭头标大小”。

这样,用一条有方向的线段,就可以把力的三要素(方向、大小、作用点)都很清晰地表示出来。

 

本节内容小结

1、弹簧测力计的原理

在弹簧的弹性限度内,即弹簧的伸长量与弹簧所受的拉力成正比。

2弹簧测力计的使用时注意事项

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。

3、力的示意图

口诀是“一画点,二画线,三画箭头标大小”。

 

课后习题:

1、某同学在使用弹簧测力计之前,发现弹簧测力计的指针在0.2N的位置,为了使测量准确,这个同学提出了以下调整方法,其中正确的是(    )

A、把指针扳动到“0”刻度线

B、测出拉力后,再减去0.2N

C、因为实验总有误差,直接读出数值就可以

D、测出拉力后,再加上0.2N

2、如图所示,杯子静止在水平面上,请画出杯子所受支持力F的示意图。

 

 

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