2.胡克定律
物体被外力拉伸(或压缩)时,形变与外力的关系可以用胡克定律来说明。如果物体原来的长度为L,拉伸后的长度为L,我们把物体伸长的长度与原来的长度之比,即叫做物体的相对伸长。对金属丝进行的拉伸实验表明,在弹性限度内,物体的相对伸长是与物体单位横截面积上所受的作用力成正比的。如果用S表示物体的横截面积,用F表示物体所受到的作用力,那么胡克定律可以用公式表示如下:
式中的比例常数E叫做弹性模量,也称杨氏模量,是一个只跟材料性质有关的常数。
1.弹性形变和弹力
物体在力作用下发生形状和体积的改变叫做形变。任何物体受到任意小的力都要发生形变,不发生形变的物体是不存在的。在力的作用下发生形变的物体,其除去力后能够恢复原状的性质,叫做弹性。在外力停止作用后能恢复原状的形变叫做弹性形变。物体发生弹性形变是有条件的。对于同一物体,受到的作用力越大,形变也越大。但如果作用力超过一定限度,即使撤去外力,物体也不能恢复原状。这个限度,叫做弹性限度。
当物体发生形变时,它就对使它发生形变的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。弹力产生在直接接触并发生形变的物体之间,弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。
放在水平桌面上的书,由于它受地球引力(受重力作用)而压在桌面上,使桌面和书同时发生微小形变。桌面由于发生形变而对书产生向上的弹力,这就是桌面对书的支持力。同时,书也由于发生微小的形变而对桌面产生向下的弹力,这就是书对桌面的压力。挂在电线下面的电灯,由于它有重量而拉紧电线,使电灯和电线都发生微小的形变。电线由于发生形变而对电灯产生向上的弹力,这就是电线对电灯的拉力。同时,电灯也由于发生微小的形变而对电线产生向下的弹力,这就是电灯对电线的拉力。
发生形变的物体,它的一部分对另一部分也产生弹力。例如,一根拉紧的绳子,它的一部分对相邻的另一部分就产生弹力。绳子内部的这种弹力叫做张力。当绳子的质量很小,可以略去不计时,绳子上各点的张力都相等,并且等于拉紧绳子的力或绳子拉物体的力。
支持力、压力、拉力、张力等,是从力产生的效果而加以区分的,从实质上说,它们都是由于物体发生形变而产生的,所以都是弹力。
7.某同学做了一个弹簧测力计,如图5.3-4所示,不挂重物时,弹簧末端的指针指在A处;下端挂上4N的重物时,弹簧末端的指针指在B处(此时撤掉重物,弹簧仍能恢复原状);A、B之间的距离是4cm。
(1)在图上画出测力范围0-4N、分度值为0.5N的测力计的刻度。
(2)说出你这样刻度的原理。
第三节A组:1、弹性形变,拉力,压力;2、弹力,相反;3、C;4、发生弹性形变的弓有弹力;5、相互接触,弹性形变;6、不一定,弹性形变;7、刻度盘,带指针的弹簧,指针,伸长;8、量程,量程,分度值,对准零刻度线,所测力的方向;9、C;10、0~5N,0.2N,1.4N;11、A;12、B;B组:1、学生用的弹簧测力计使用前没有调零;2、16cm;3、19.6N;4、A;5、在弹性限度内,弹簧的伸长跟拉力成正比;6、略;7、(1)略,(2)在弹性限度内,弹簧的伸长跟拉力成正比;
6.请你观察如图5.3-2的弹簧测力计,请你用十分简洁的文字为它写一份使用说明书。
5.王芳同学在做“探究弹簧的伸长与拉力的关系”实验时,得到如下数据:
拉力的大小/N |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
弹簧的长度/cm |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
弹簧的伸长/cm |
0 |
|
|
|
|
实验结束后,加在弹簧自由端的拉力消失,弹簧的长度回复到15cm。
请你对表中的弹簧的长度数据进行探究,填写对应的弹簧的伸长的数据,并分析弹簧的伸长与拉力大小之间的关系,结论是_____________________________。
4.如图5.3-3所示,将两只弹簧测力计A、B挂钩在一起,然后用手水平地左右拉弹簧测力计的圆环,当左边弹簧测力计A的读数为8N时,右边弹簧测力计B的读数及手对弹簧测力计的拉力分别是:( )
A.8N,8N B.8N,16N
C.0N,16N D.16N,8N
3.两个人沿相反方向拉一弹簧测力计,弹簧测力计静止时的示数为19.6N,则每个人拉力的大小是_____________。
2.用一根原长为10cm的成弹簧测力计,在其测量范围内,受到2N的拉力时,弹簧长为13cm,若受到4N的拉力时,弹簧长度为______________。
1.一学生用一弹簧测力计测得三个物体的重分别为2.3N、4.7N和3.8N,而老师用标准的弹簧测力计测得三个物体重分别为2.2N、4.6N和3.7N,其原因是___________________。
12.使用弹簧测力计时,下面几种说法中错误的是( )
A.使用前应先检查指针是否指在零刻度上
B.使用时,弹簧测力计必须竖直放置,不能倾斜
C.使用时,弹簧、指针不能与外壳摩擦
D.使用时,必须注意所测的力不能超过弹簧测力计的量程
智能训练 B组:
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