第28讲 弹簧测力计为素材问题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

第28讲  弹簧测力计为素材问题 

专题知识概述

1.测力计：测量力的大小的工具叫做测力计。

2.弹簧测力计的原理：  在形变限度内弹力的大小跟弹簧的形变量成正比  ；

3.弹簧测力计的使用：

①测量前，先观察弹簧测力计的指针是否指在0的位置，如果不是，则需校零；所测的力不能大于弹簧测力计的量程，以免损坏测力计。

②观察弹簧测力计的分度值和量程，估计被测力的大小，被测力不能超过测力计的量程。

③测量时，拉力的方向应沿着 弹簧测力计轴线方向，且与被测力的方向在同一直线。

④读数时，视线应与指针对应的刻度线垂直。

中考典型例题解析

【例题1】小李在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系，利用如图的实验装置记录了相应实验数据如下： 

（1）这项研究在实际中的应用是                   ；

（2）分析实验数据你可得到的结论                       ；

（3）该弹簧原长是   cm，若用该弹簧制作一只弹簧测力计，其量程为    N.

（4）小李作出了下图所示的三个图像，其中正确的是_______（填序号）

【答案】（1）弹簧测力计（2）在一定范围内，弹簧伸长的长度与外力成正比

（3） 2、 2.5（4）B

【解析】（1）这项研究在实际中的应用是弹簧测力计。

（2）分析实验数据我们看出来：不挂钩吗时，指针位置在2cm处，说明弹簧原长为2cm.

当在弹簧下挂50g钩码时，指针位置在3cm处，说明弹簧伸长量为1cm.

当在弹簧下挂100g钩码时，指针位置在4cm处，说明弹簧伸长量为2cm.

当在弹簧下挂150g钩码时，指针位置在5cm处，说明弹簧伸长量为3cm.

当在弹簧下挂200g钩码时，指针位置在6cm处，说明弹簧伸长量为4cm.

当在弹簧下挂250g钩码时，指针位置在7cm处，说明弹簧伸长量为5cm.

说明弹簧受到的拉力增大几倍，伸长量也增大几倍。

当在弹簧下挂300g钩码时，指针位置在7.5cm处，说明弹簧伸长量为5.5cm.这时就不符合

弹簧受到的拉力增大几倍，伸长量也增大几倍的结论了。

根据以上数据可以归纳总结出：在一定范围内，弹簧伸长的长度与外力成正比

（3）说明弹簧原长为2cm.量程为2.5N.

    （4）分析ABC三个图像，知道B符合题意。

【例题2】（2021大庆）在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，三幅图中均是完全相同的木块和木板，图甲、图乙中木板静止，木块、铁块水平向右做匀速直线运动；图丙中电动装置D带动木板水平向左做匀速直线运动，弹簧测力计水平拴在竖直墙上，木块相对地面处于静止状态。下列说法中正确的是（　　）

A．若图丙中木板做加速运动，则弹簧测力计读数一定不等于木块受到的摩擦力大小 

B．利用甲、乙两图，可以探究滑动摩擦力大小跟接触面粗糙程度是否有关 

C．图甲与图丙相比，甲中弹簧测力计指针位置更稳定，读数更准确 

D．利用甲、乙两图，可以探究滑动摩擦力大小跟压力大小是否有关

【答案】D

【解析】（1）影响摩擦力大小的因素是压力的大小和接触面的粗糙程度；在压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大；在接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力就越大；

（2）在图丙所示方案中，拉动木板运动时，木块静止，处于平衡状态，此时木块受到的滑动摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，由弹簧测力计的示数即可求出木块受到的滑动摩擦力；而原来的实验中不容易控制木块做匀速直线运动。

A、若图丙中木板做加速运动，木块相对于地面处于静止状态，水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，则弹簧测力计读数一定等于木块受到的摩擦力大小，故A错误；

BD、利用甲、乙两图可知，接触面的粗糙程度相同，压力的大小不同，可以探究滑动摩擦力大小跟压力大小是否有关，故B错误，D正确；

C、当拉动长木板运动的过程中，无论木板是否做匀速直线运动，正方体木块保持静止状态，根据二力平衡的条件知：此时弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小，弹簧测力计不动，容易读数，故C错误。

【点评】此题主要考查了二力平衡条件的应用，通过对两个装置的对比，更加体现了丙实验装置的优越性，把握住是否能保持正方体木块匀速直线运动或静止状态，是解答此题的关键所在。

【例题3】（2021哈尔滨）春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验，如下图所示，A、B为同种材料的金属块（体积VA<VB），液体密度ρ浓盐水>ρ海水，均在物体静止时对弹簧测力计进行读数（其中F1、F2分别为乙、丙两图中测力计示数）。

（1）如图甲所示，春辉测量金属块A所受重力为_______N；

（2）他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中，如图乙、丙所示，初步得出的实验结论是：______相同时，液体密度越大，物体所受浮力越_______；

（3）春辉又将金属块B浸没在清水中（如图丁所示），测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”；而玉丽同学思考：对比图甲，图乙和图丁，同时结合（2）的实验结论，是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢______？请针对玉丽的思考写出你的分析。______

【答案】 （1） 4 （2）排开液体体积    大    （3）不能    没有控制液体密度相同

【解析】（1）图甲是用弹簧测力计测量金属块A的重力，弹簧测力计分度值为0.1N，示数4N，即金属块A所受重力为4N。

（2）由图乙、丙可知，金属块A浸没在浓盐水和清水中排开液体的体积相同，受到的浮力分别为

F浮乙=G-F1=4N-2.8N=1.2N

F浮丙=G-F2=4N-3N=1N

由此看出，浓盐水的密度大，金属块受到的浮力大，故可得结论：排开液体体积相同时，液体密度越大，物体所受浮力越大。

（3）要得出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”，应控制液体的密度不变、改变物体排开液体的体积。因图乙和图丁中液体密度不同，故不能得出浮力大小与物体排开液体体积的关系。

【例题4】（2021甘肃威武）学完大气压之后，老师布置了用带挂钩的塑料吸盘估测大气压的大小的实验，如图甲所示。小刚实验小组现有带挂钩的塑料吸盘、量程为5N的弹簧测力计、玻璃板。   

（1）他们设计了如下实验步骤： 

A．记录弹簧测力计的示数为F，这就是大气对吸盘的压力

B．小刚将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上，用力挤压吸盘

C．用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉，直至吸盘刚要离开玻璃板

D．测量吸盘与玻璃板接触面的直径d，计算吸盘与玻璃板的接触面积

E.根据 ，计算出大气压的大小P

你认为合理的实验步骤顺序应该是________（选填“①”或“②”）；

①：DBACE      ②：BDCAE

（2）排好序后进行实验弹簧测力计拉至最大读数，吸盘仍未脱离玻璃板。若大气压按照约为 计算，弹簧测力计量程至少要大于________N；   

（3）因为没有多余的大量程弹簧测力计，小刚运用其它器材结合所学物理知识设计了如图乙所示方案测量，保持轻杆水平，在吸盘刚要离开玻璃板时，弹簧秤读数是______N，可计算出大气压值为______ ；   

（4）他们发现实验结果明显比真实气压值小，其中的原因可能是________。（答1条即可）   

【答案】 （1）②（2）10（3）2.6；（4）吸盘内的气体没有排干净  

【解析】大气压强的测量方法。（1）（2）（3）当吸盘刚好与玻璃板脱离时，此时外界对吸盘的压力等于弹簧测力计对吸盘的拉力，已知大气压对吸盘的压力除以吸盘的面积即为大气压强； （4）为了使实验更精确，应该控制吸盘内没有气体；如果吸盘内进入少量气体，会使得测得的压强减小。 

（1）选②，因为缓慢拉动弹簧测力计，直至刚刚脱落时，此时弹簧测力计的示数才是大气压力。

 （2）此时的大气压力为

故弹簧测力计量程至少要大于 。

（3）如图所示，倒着读数，分度值为0.2N，故读数为2.6N，根据杠杆平衡，可以绳子的拉力为

故此时的大气压力为7.8N，则大气压强为

故大气压强为 。

（4） 他们发现实验结果明显比真实气压值小，因为吸盘内的空气不可能全部排干净。

专题问题综合训练

1.（2021湖南湘潭）用如图所示的装置探究滑动摩擦力大小与什么有关时，下列说法错误的是（　　）

A．探究与压力大小的关系时，可在木块上加砝码 

B．探究与接触面积大小的关系时，可将木块侧放 

C．木块运动的速度越大，滑动摩擦力越大 

D．本实验用到了控制变量法

【答案】C

【解析】影响滑动摩擦力大小因素有两个：压力大小和接触面的粗糙程度，根据控制变量法，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变，据此分析。

A、探究与压力大小的关系时，需要控制受力面积不变，增大压力，所以可在木块上加砝码，故A正确；

B、探究与接触面积大小的关系时，需要控制压力大小不变，接触面的粗糙程度不变，可将木块侧放，改变接触面的大小，故B正确；

C、滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关，与物体运动的速度无关，故C错误；

D、影响滑动摩擦力大小因素有两个，实验中采用的是控制变量法，故D正确。

2.下表为小明同学做“研究弹簧的长度与拉力关系”的实验记录数据：

下列结论错误的是  （    ）

A.小明同学填写漏掉的数据为5

B.由数据可知，弹簧的原长L0是2cm

C.分析数据可以得出的结论是在弹性限度内，弹簧的长度与拉力成正比

D.这项研究在实际中的应用是制成了弹簧测力计

【答案】C

【解析】（1）当弹簧受到拉力为0N时，也就是说弹簧不受外力作用是的长度是2cm；

（2）当受到拉力为0.5N时，弹簧伸长量为1cm。受到拉力为1.0N时，即拉力是原来的2倍，伸长量为2cm，也是原来伸长量的2倍。

即当拉力是原来的3倍，即1.5N时，伸长量为3cm，也是原来伸长量的3倍。这时弹簧的长度为2cm+3cm=5cm。

即拉力是原来的4倍，伸长量为4cm，也是原来伸长量的4倍。

说明弹性限度内，伸长量与外力成正比。

（3）弹簧测力计或者弹簧秤就是根据在弹性限度内，弹簧的伸长量与拉力成正比的原理制成的。

3.在“探究重力与质量的关系”的实验中：

（1）测量物体重力前，除了观察弹簧测力汁的簞程和分度值外，还应将弹簧测力计在____方向调零。

（2）测量物体重力时，应将物体挂在弹簧测力计下并让它处于_____状态，这时弹簧测力计的示数（即拉力大小）就等于物体的重力。

（3）实验小组的同学测量出了不同质量钩码所受重力的多组数据^其中一次测量时弹簧测力计指针位置如图所示，其读数为_____N。

（4）实验小组的小虹同学提出：“还可以测量钩码以外的其它物体的质量和重力，将这呰数据与钩码的数据放到起来寻找规律。”而同组的小宇同学不赞同，他认为“必须全部用钩码的重力与质量的数据来寻找规律”。你认为____同学的观点是正确的。

【答案】（1）竖直；（2）静止；（3）3.4；（4）小虹。

【解析】（1）测量物体重力时，由于重力是竖直向下的，应将弹簧测力计在竖直方向调零；（2）测量物体重力时，当物体静止时，物体受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力，大小相等；

（3）由图可知，测力计的量程为0﹣5N，分度值为0.2N，示数为3.4N；

（4）为了得到普遍规律，应该在实验中采用不同的物体，这样结论根据有普遍性，故小虹同学的是正确的。　

4.（2020湖南衡阳）在“探究重力的大小跟质量的关系”的实验中，实验小组的同学们测量了相关数据并记录在如表中：

（1）测量前，要检查弹簧测力计的指针是否指在　   　上。

（2）第3次测量的弹簧测力计指针指示位置如图甲所示，表中空缺的实验数据“▲”是　   　N。

（3）根据表中的数据得到如图乙所示的对应点，请画出物体受到重力的大小跟质量关系的图象。

（4）由图象可知，物体所受的重力跟它的质量　   　。

【答案】（1）零刻度线；（2）1.6；（3）如解析图；（4）成正比。

【解析】（1）使用弹簧测力计时候，首先要“调零”，即检查指针是否在零刻度线；

（2）第3次测量的弹簧测力计指针指示位置如图甲所示，由图可知，该测力计的最小分度值为0.2N，指针在1刻度线下方3格，则弹簧测力计的示数是1N+3×0.2＝1.6N；

（3）根据描点法作图，重力与质量的关系图象如下所示：

（4）由于重力与质量的关系图象为原过点的直线，可以得出的结论是：物体所受的重力跟它的质量成正比.

5. （2021湖北十堰）如图所示，电磁铁的右下方有一铁块，在弹簧测力计作用下向左做匀速直线运动，在铁块从电磁铁的右下方运动到正下方的过程中，滑片P逐渐向a端滑动，下列判断正确的是（   ）

A. 电磁铁的磁性逐渐减弱 B. 电磁铁的上端为S极
C. 铁块对地面的压强逐渐变大 D. 弹簧测力计的示数逐渐变大

【答案】B
【解析】A、由图可知，当滑片逐渐向a滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流增大，其他因素不变时，电磁铁的磁性逐渐增强，故A错误；
B、电流从电磁铁的下端流入，上端流出，根据安培定则可知，电磁铁的下端为N极，上端为S极，故B正确；
CD、当铁块在电磁铁右下方时，铁块对地面的压力大小等于铁块的重力；当铁块逐渐向电磁铁下方移动时，此时铁块会受到电磁铁对它向上的吸引力，则此时铁块对地面的压力等于重力减去吸引力，所以此时铁块对地面的压力小于铁块的重力；同时滑片逐渐向上滑动，电磁铁的磁性逐渐增强，铁块受到的吸引力在逐渐变大，所以铁块对地面的压力在逐渐减小，由于接触面的粗糙程度不变，所以滑动摩擦力变小，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以拉力变小，弹簧测力计示数变小；根据可知：在受力面积一定时，铁块对地面的压强在逐渐减小，故CD错误。
6.使用弹簧测力计之前，要先观察　         　．如图所示，所测得物体A对弹簧的拉力是　    N　．

【答案】观察弹簧测力计的量程和分度值；2.5N．

【解析】本题考查弹簧测力计的使用与读数．首先观察弹簧测力计的量程和分度值，然后根据所示的指针位置进行读数，得出物体重力．

由图知此弹簧测力计的最大刻度值为5N，故其测量范围是0～5N，分度值是0.1N；

此时指针所示物体受到的重力为：2N+0.1N×5=2.5N．

7.小明同学在竖直悬挂的弹簧下加钩码，做“探究弹簧伸长量与弹力的关系”实验。下表是小明同学收集的实验数据。

（1）请你帮助小明同学完成上表的空白处。

（2）在坐标中画出弹簧伸长量与弹力的关系图。

（3）分析实验数据或从弹簧伸长量与弹力的关系图，你可得到的结论是          。

（4）支持你上述结论的依据是：                              .

（5）此实验结论在实际中的一个应用是：                      .

（6）在对本实验数据分析的过程中，你觉得运用图像分析的优点有哪些？（说出一点即可）                    .

【答案】(1)2.4、3.6、4.8、6.0。(2)作图见解析。(3)弹簧的弹力与其伸长量成正比。

(4)两个物理量的比值一定（或图像为过原点的一条直线）。(5) 弹簧测力计。(6)用图象分析实验数据更直观明了；可以了解变化趋势；可以得到其间任意伸长量对应的弹力大小等。

【解析】（1）通过观察表格中前四组数据可知：

当弹力为0.5N，弹簧的伸长量为1.2cm；

当弹力为1.0N时，弹簧的伸长量为8.4cm-6.0cm=2.4cm；

当弹力为1.5N时，弹簧的伸长量为9.6cm-6.0cm=3.6cm；

当弹力为2.0N时，弹簧的伸长量为10.8cm-6.0cm=4.8cm；

当弹力为2.5N时，弹簧的伸长量为12.0cm-6.0cm=6.0cm。

故空格依次填写：2.4；3.6；4.8；6.0。

（2）根据表中数据描点，在图中的坐标系画出弹簧伸长量与弹力的关系图如下图所示：

（3）分析实验数据或从弹簧伸长量与弹力的关系图，可得到弹簧的测力范围内，弹簧的伸长量与弹力成正比这一结论。故答案为：在弹性限度内，弹簧的伸长量与其受的弹力成正比．

（4）由图象可以看出，弹簧的伸长量与受的弹力的图象为过原点的一条直线，即正比例函数图象．故答案为：弹簧的伸长量与受的弹力的图象为正比例函数图象．

（5）弹簧测力计上刻度是均匀的，因为在弹簧的测力范围内弹簧的伸长量与弹力成正比例关系．故答案为：弹簧测力计

（6）用图象分析实验数据更直观明了；可以了解变化趋势；可以得到其间任意伸长量对应的弹力大小等．故答案为：用图象分析实验数据更直观明了．

8. （2021贵州黔东南州）如图所示，小明用弹簧测力计、木块、砝码、长木板和毛巾探究影响滑动摩擦力大小因素的实验。

(1)实验过程中，应拉着木块在木板上做_______运动，弹簧测力计的示数如图所示，则木块受到的滑动摩擦力大小为______N；

(2)对比甲、乙两次实验，是为了探究滑动摩擦力的大小与_______的关系。图甲中，若拉着木块以较大的速度匀速运动，木块所受摩擦力的大小_______（填变大、变小或不变）；

(3)小明想进一步探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系，进行了图丙的实验，当测力计示数达到最大值时仍没拉动木块，为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究，小明可采取的办法是：_______。

【答案】 （1）匀速直线   4.2    （2）压力    不变    （3）见解析

【解析】(1)探究影响滑动摩擦力大小因素的实验中，应拉着木块在木板上做匀速直线运动，拉力与摩擦力是一对平衡力，摩擦力等于拉力。

由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，读数为4.2N，滑动摩擦力大小为4.2N。

(2)对比甲、乙两次实验，接触面相同，压力不同，是为了探究滑动摩擦力的大小与压力的关系。

滑动摩擦力的大小与运动速度无关，若拉着木块以较大的速度匀速运动，木块所受摩擦力的大小不变。

(3)将砝码取下，匀速拉动木块，读出弹簧测力计的示数，然后与甲实验对比。

9. （2021广西贵港）如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。

（1）验证阿基米德原理实验的合理顺序是______；（填字母代号）

（2）金属块浸入溢杯前，溢杯里水面高度应______；

（3）金属块浸没在水中时，受到的浮力是______N；

（4）金属块的密度为______kg/m3；（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）

（5）比较______（填字母代号）和______（填字母代号）的操作可得出结论：浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。

【答案】 （1）FABGCEDH
（2）到达溢水杯杯口
（3）1
（4）2.6×103
（5）AD；FH  

【解析】（1）验证阿基米德原理实验的合理顺序是，先测量空桶，再测量石头的重力，再用称重法测量浮力，然后不断改变物体浸入液体中的体积并测量桶和水的总重，故顺序为FABGCEDH。

（2）金属块浸入溢杯前，溢杯里水面高度应到达溢水杯的杯口。

（3）金属块浸没在水中时，受到的浮力是

故浸没时的浮力为1N。

（4）金属块的体积为

故金属块的质量为

金属块的密度为

故金属块的密度为 。

（5）通过AD可知，浸没时物体所受的浮力；通过FH可知排开水的重力，故比较两者的关系即可。