1 八年级 J第28期 物理广角 编辑部质量反馈热线：0431-81041508刘老师投诉电话：0791-86855729张老师 广告经营许可证号：2301004000015育才报 社地址：哈尔滨市道里区田地街 100 号邮编：150010 印刷： 北京世纪华彩印务有限责任公司本学期总定价： 26.00 元 适用于 J 八年级 第期 28 （下转 2、 3 版中缝） 体验零重力世界 趣味物理 快乐探究 自制弹簧测力计 学习了弹力与弹簧测力计后， 你一定想自己做一个 弹簧测力计。现在就让我们一起动手做一做吧。 活动器材：硬纸板、 弹簧 （或橡皮筋） 、 细铁丝、 白 纸、 刻度尺、 标准的弹簧测力计 （或已知质量的物体） 。 活动步骤：1援 将硬纸板剪成长 15 耀 20 cm、宽 3 耀 4cm 的小板。将同样大小的白纸片粘贴在小板上面， 作 为测力计的刻度板。 2援 在刻度板的上方钉一个小钉子， 将 弹簧 （或橡皮筋） 的上端挂在这个钉子上。 在 弹簧 （或橡皮筋） 的另一端挂上弯成钩的细 铁丝， 其长度要超出刻度板。如图 1 所示。 3援 把一段细铁丝固定在弹簧（或橡皮 筋） 的下端， 作为测力计的指针。 4援 标出弹簧测力计的刻度： （1）悬挂弹簧测力计， 让弹簧 （或橡皮筋） 自由下 垂， 将指针所指的位置标为零刻度线。 （2）用标准的弹簧测力计拉自制弹簧测力计的挂 钩， 当标准弹簧测力计的示数为某一整数刻度时， 在自 制弹簧测力计的指针所指的位置上标出相同的刻度值； 多做几次， 标出自制弹簧测力计的最大称量值。 （3）根据需要和实际情况将零刻度线和最大测量 值之间平均分成若干等份， 标出刻度线， 并写出对应的 示数。 注意事项：1援 固定弹簧 （或橡皮筋） 时， 要保证弹簧 （或橡皮筋） 受到拉力时上端不会移动； 指针的移动只能 由弹簧 （或橡皮筋） 的伸长而引起。 2援 在标弹簧测力计的刻度时，我们要保证自制的 弹簧测力计能够正常使用， 就必须使它的读数和标准的 弹簧测力计的示数一致。 讨论：选用不同粗细的弹簧 （或橡皮筋） 做成的测 力计有什么不同？ 找不规则物体的重心 活动课题：确定板状物体的重心位置 。 活动方法：通过物体上的任一点悬挂物体， 并通过 该点吊一根重垂线， 当物体静止时， 重心在悬挂线上； 再 另选一点重复一次， 两悬挂线的交点就是重心所在处。 活动器材：一块形状不规则的平板状物体 （厚度均 匀， 并分别剪出如图 2 所示的五种图形备用） 、 小钉 （或 大头针） 、 细线、 小砝码 （或是小的重物） 、 木板、 刻度尺、 用细线悬挂起来的带有重垂线的挂钩、 一支铅笔。 图 2 探究技巧：1援 将物体上任意一点 A 挂在挂钩上， 把 物体悬挂起来； 2援 当物体静止时， 用铅笔在板上沿重垂线画出悬线 AC； 3援 换另一点 B 把物体悬挂起来，和上面的方法一 样画出此时的悬线 BD。 BD 与 AC 的交点 E 就是这个物 体的重心（如图 3 所示） 。 A B C A B C D D A B C 图 3 E 注意事项：1援 用 L 形硬纸板实验时， 两条线交点不 在纸板上， 这说明物体的重心不一定在物体上， 有可能 在物体外； 2援 纸板应竖直悬挂， 孔不能太大， 能使纸板自由转 动即可； 3援 不均匀物体的重心的位置， 与物体的形状和物体 内部质量的分布有关。 用悬挂的方法也可以找到这类物 体的重心。 一、控制变量法 例 1小明弯曲手中的钢锯片， 感觉到弹力大小与 弯曲程度有关， 同时他猜想， 弹力大小可能还跟钢锯片 的长度有关， 于是他和同学使用该钢锯片进行了如图 1 所示的实验， 将钢锯片夹在厚书内， 伸出的长度用 L 表 示， 钢锯片形变量 （弯曲程度） 用末端位移量 x 表示， 钢 锯片的弹力用 F表示， 其大小等于测力计的读数， 实验 数据如下表， 实验次数123456789 长度 L/cm152025252525252525 形变量 x/cm221234567 弹力 F/N0.48 0.22 0.06 0.12 0.18 0.24 0.30 0.39 0.51 （1）由第次实验数据分析可知， 钢锯片在形 变量 x 一定时， 弹力 F随长度 L 的而（后 两空选填 “增大” 或 “减小” ） ； （2）由第 3 耀 7 次实验数据分析可知，钢锯片在长 度 L 一定时， 弹力 F跟形变量 x 成； 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 2 4 68 x/cm F/N 图 2 x L 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 N 图 1 O （3）请用表中钢锯片长度 L = 25cm 时的数据， 在 如图 2 所示的坐标纸上作出弹力 F跟形变量 x 关系的 图象； （4）分析图象， 进一步归纳得出：。 解析： （1）利用 “钢锯片在形变量 x 一定时” ， 即可 从表格中的第三行找出形变量不变的第 1、 2、 4 次实验； 进而从这三次实验中对比分析出长度 L 逐渐增大 （或减 小） ， 弹力 F逐渐减小 （或增大） 的结论。 （2）分析题中的第 3 耀 7 次实验数据，发现形变量 x 增大几倍， 对应的弹力 F 也增大几倍， 弹力与形变量 的比值不变， 因此弹力 F跟形变量 x 成正比关系。 （3）根据钢锯片长度 L = 25 cm 时的数据，将弹力与形变 量对应的数据点描在坐标中， 再将 各点连接起来， 图象如图3所示。 （4）在书写结论时一定要 注意结论成立的前提条件， 这是 物理学习中很重要的一点。 由表 格及图象提供的信息不难写出“在形变量 x 小于 5 cm 时， F与 x 成正比” 的结论。 二、等效法 例 2实验室中的一只弹簧测力计因弹簧断裂而 不能使用， 小宇仔细观察了那只坏弹簧测力计， 发现弹 簧的断裂处很靠近弹簧的一端， 于是他就干脆去掉断裂 的这一小段， 将剩余较长的一段重新安装好， 并校准零 刻度去进行力的测量， 那么， 用这只重新组装的弹簧测 力计测量时， 测量值与实际值相比较， 结果是（） A援 测量值偏小 B援 测量值偏大 C援 由于弹簧还是原来的弹簧，且又注意校准了零 刻度， 因此， 测量值就是实际值 D援 由于不知道去掉的一段究竟有多长，因此无法 确定测量值到底是偏大还是偏小 解析：本题可以用等效法来思 考解题，如图 4 所示的弹簧 A 可以 看成由两段组成一段是与 B 弹簧完 全相同的弹簧，一段就是除与 B 弹 簧相同以外的剩余部分。 当我们用力 拉弹簧 A 时， A 弹簧中的两段都被 拉长， 整体的伸长量一定大于部分弹 簧的伸长量， 这就是说， 分别用同样 大小的力去拉弹簧 A 和 B，弹簧 B 的伸长量一定小于 弹簧 A 的伸长量所以测力计中的弹簧截掉一段后， 测 力计的示数小于实际力的大小， 正确答案选 A。 答案：A 三、转换法 例 3学校科技活动小组 的同学们准备自己动手制作弹 簧测力计， 他们选了甲、 乙两种 规格不同的弹簧进行测试， 绘出 如图 5 所示的图象， 图象中只有 OA 段和 OB 段是弹性形变， 若 他们要制作量程较大的弹簧测力计，应选弹簧； 若要制作精确度较高的弹簧测力计， 应选弹簧。 解析：弹簧测力计的原理隐含了一个 “转换” 测量 的原则， 即用可直接量度的量去间接表现那些不便直接 观察、 不便直接测量的量， 由图 5 可知， 甲弹簧的测量范 围是 0 耀 4N， 乙弹簧的测量范围是 0 耀 8N， 故要制作量 程较大的弹簧测力计应选弹簧乙。甲、 乙两弹簧受到相 同的拉力时， 弹簧甲的伸长比乙大， 可以提高精确度， 因 此甲弹簧可制作成精准度较高的弹簧测力计。 答案：乙； 甲 编者按：弹力探究中蕴含着不止以上三种物理方 法， 同学们在解题时不要只为了解题而解题， 更重要的 是把握其中的方法、 技巧， 只有这样才能举一反三， 以不 变应万变。 图 1 A B 图 4 山东廖 宇 黑龙江高天明 身边物理 山西张 宇 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 2 46 8 x/cm F/N 图 3 O 6 4 2 2468F/N 驻x/cm A B 甲 乙 图 5 O 我们每个人在生活中都受到重力的作用， 若没有重 力会怎样呢？ 最近英国物理学家霍金和美国的一对新婚 夫妇体验了没有重力的生活。 英国著名物理学家史蒂芬 霍金在经营太空旅游项 目的美国 “零重力” 公司的邀请下， 成为首位体验零重力 的残疾人。 霍金的肌肉萎缩， 连说话的能力都没有， 整年 都在轮椅上度过， 而在这一天， 他摆脱轮椅， 体验了零重 力时飞行的 “极乐” ， 他在零重力下完成 180毅空翻。迪亚 曼迪斯开玩笑说：“霍金在 重力一号 上的表演绝对能 拿到体操项目的 金牌 。” 来自美国纽约的诺厄 富勒 莫和埃琳 芬尼根在一架特制的 波音 727 型飞机上举行“零重 力” 婚礼。我们看到在举行婚礼 时，各个人站立的方向不同， 因 为在没有重力作用时， 物体不会 落向地面，也就没有上下之分， 什么方向都可以站立， 而且人的 头发不再受重力作用而下垂， 新娘的头发特地用细线缠 绕， 以免在零重力状态下变得满头散发。新郎也把燕尾 服尾端加固， 防止没有重力作用时到处乱飘。 在零重力状态下， 口袋中的物体会不由自主地跑出 来， 新郎和新娘一定要保护好用于交换的结婚戒指。假 如现场要喝杯中的酒， 你想一想， 酒能够自动流到嘴里 吗？它可能会飞满整个空间， 还可能会被人吸入气管引 起呼吸困难。 怎么样， 看到这里， 你是不是很想去体验一下？ 只要 你努力， 将来也可以去体验一下零重力状态。 情境引入 第一个想到利用火箭飞天的人是聪明的中国 人明朝的万户。14 世纪末期， 明朝的士大夫万户把 47 个自制的火箭绑在椅子上 （如图 1 所示） ， 然后自己 坐在椅子上， 双手举着大风筝， 设想利用火箭的推力， 飞 上天空，然后利用风筝平稳着 陆， 不幸火箭爆炸， 万户也为此 献出了生命， 在 20 世纪 70 年代 的一次国际天文联合会上， 月球 上一座环形山被命名为 “万户” ， 以纪念 “第一个试图利用火箭飞 行的人” 。 自主学习 一、弹力弹簧测力计 1. 如图 2 甲所示， 用力拉拉力器， 弹簧伸长， 撤销拉 力， 弹簧恢复原来长度， 如图 2 乙所示， 玩弹弓时，“子 弹” 射出后松手， 橡皮筋会恢复到原来的长度。弹簧、 橡 皮筋具有的一种共性叫做弹性。我们在拉弹簧、橡皮筋 时， 感受到它们对手也有力的作用。它们在受力发生形变 时， 要恢复原状， 就会对跟它接触的物体施加力， 这种力就 叫做。弹力是由于物体发生而产生的， 这种 力的大小是由物体发生弹性形变的程度决定的， 同一物 体形变越大， 弹力越大。 图 2 甲乙 注意：物体发生形变时有两种情况： 一种是物体受 力发生形变， 撤去力后能自动恢复到原来的形状， 这叫 弹性形变； 而另一种是物体发生形变， 撤去力后不能自 动恢复到原来的形状， 这叫塑性形变。由弹力产生的条 件可知， 我们所说的弹力是针对发生弹性形变的物体而 言的， 因此只有物体发生弹性形变时， 它们之间才会产 生弹力。 2. 观察如图 3 所示的弹簧测力计主要结构有 。 吊 环 弹簧 挂钩 外 壳 图 3 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 N 刻 度 盘 指针 3. 弹簧测力计的制作原理是。 4. 使用弹簧测力计应注意的问题：（1）使用前应注 意观察弹簧测力计的和， 将弹簧测力计的 挂钩来回拉几次， 看看弹簧是否卡壳， 看指针是否指在 ， 然后根据实际情况进行调整。 （2）使用时要注 意所测力不能超过， 待指针稳定后再读数， 且视 线应与刻度板。 二、重力 1. 图 4 是江南有名的仙寓山瀑布群中的一个情景， 图 5 是重物下落的情景。高处的水会向低处流， 从手中 放出的物体会落向地面。这些现象都说明地球对地面 附近的一切物体都有力。 地面