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初二物理:怎么选择符合要求的弹簧测力计?掌握这方法快速求解
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求弹簧的拉伸长度和受到的拉力是初二物理的重要题型,本文就例题详细解析这类题型的解题方法,希望能给初二学生的物理学习带来帮助。
例题1
实验表明,在弹性限度的范围内,弹簧的弹力F和弹簧的形变(伸长或压缩)量成正比,即F=kx(k叫做弹簧的劲度系数),该规律称之为胡克定律,一根原长4cm的弹簧,当所受拉力为8N时,长度变为8cm,当长度为10cm时(弹性限度的范围内),求弹簧所受的拉力。
解题过程:
根据题目中的条件:弹簧的长度从原长4cm变为8cm,则弹簧的伸长量x1=8-4=4cm;
根据题目中的条件和结论:F1=kx1,弹簧所受拉力F1=8N,弹簧伸长量x1=4cm,则弹簧的劲度系数k=F1/x1=2N/cm;
根据题目中的条件:弹簧的长度从原长4cm变为10cm,则弹簧的伸长量x2=10-4=6cm;
根据题目中的条件和结论:弹簧的劲度系数k=2N/cm,弹簧的伸长量x2=10-4=6cm,F2=kx2,则弹簧所受的拉力F2=12N。
例题2
某研究小组的同学们准备制作一个弹簧测力计,他们选用了甲、乙两种弹簧进行测试,绘出了如图所示的弹簧的伸长量和受到拉力的关系图像,图像中只有OA、OB段是弹性形变。
(1)弹簧甲的原长是10cm,当受到2N拉力时,求弹簧甲的长度;
(2)若要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用哪种弹簧?若要制作量程大的弹簧测力计,应选用哪种弹簧?
解题过程:
1、求弹簧甲的长度
根据题目中的条件:弹簧甲伸长量x1=6cm,所受拉力F1=4N,则弹簧甲F1/x1=2/3N/cm;
根据题目中的条件和结论:弹簧甲的伸长量和受到拉力成正比,F1/x1=2/3N/cm,则F2/x2=F1/x1=2/3N/cm;
根据题目中的条件和结论:F2/x2=2/3N/cm,所受拉力F2=2N,则弹簧甲伸长量x2=3cm;
根据题目中的条件和结论:弹簧甲原长=10cm,弹簧甲伸长量x2=3cm,则弹簧甲被拉伸后的长度=10+3=13cm。
2、根据测量要求,选用哪种弹簧
根据题目中的条件:弹簧乙伸长量x1'=4cm,所受拉力F1'=8N,则弹簧乙F1'/x1'=2N/cm;
根据结论:弹簧甲F1/x1=2/3N/cm,弹簧乙F1'/x1'=2N/cm,则弹簧甲受到拉力和伸长量的比值=2/3N/cm,弹簧乙的伸长量和受到拉力的比值=2N/cm;
所以,当所受拉力相同时,弹簧甲的伸长量更多,所以,弹簧甲制成的弹簧测力计的精确程度更高;当伸长量相同时,弹簧乙所受的拉力更大,所以,弹簧乙制成的弹簧测力计的量程更大。
结语
解决这两题的关键是根据弹簧所受拉力与伸长量成正比,求得相应的物理量列出等式,就可以求得题目需要的值。
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