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初中物理人教版八年级下册7.2 弹力授课课件ppt
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这是一份初中物理人教版八年级下册7.2 弹力授课课件ppt，共60页。
知识点一 弹力1.弹性和塑性
说明 物体的弹性有一定限度,超过了这个限度,物体就不能恢复原来的形 状,该限度称为弹性限度。2.弹力
例1 (2019江苏盐城阜宁期中)如图所示的物体不能产生弹力的是( ) A.压弯的锯条 B.被挤压后的橡皮泥 C.拉长的橡皮筋 D.拉弯的竹子
解析答案 B
知识点二 弹簧测力计 测量力的大小的工具叫做测力计。弹簧测力计是一种常见的测力 计。
1.弹簧测力计的结构:常见的弹簧测力计如图7-2-1所示。它的主要结构:刻 度板、弹簧和指针。其他部分还有提拉弹簧测力计的吊环、用来悬挂重 物的挂钩等。图7-2-1
2.弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就 越大。也就是弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,所以弹簧测力计上的刻 度是均匀的。
例2 (2019黑龙江大庆中考)弹簧测力计的示数为 。 图7-2-2解析 由图知:弹簧测力计上1 N之间有5个小格,所以一个小格代表0.2 N, 即此弹簧测力计的分度值为0.2 N,所以弹簧测力计的示数为2.2 N。答案 2.2 N
题型 “弹力与形变量的关系”的探究与综合应用例 (2018福建莆田模拟改编)探究“弹簧伸长量与弹簧受到拉力的关 系”时将弹簧悬挂在铁架台上,刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺 都在竖直方向上,在弹簧下端依次增加相同规格钩码的个数(每个钩码对 弹簧拉力为0.5 N),数据记录如表。图7-2-3
(1)请在如图7-2-3乙坐标图中画出弹簧的伸长量Δx与弹簧受到的拉力F的 关系图象。根据图象可知,弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成 。(2)弹簧的伸长量为2.80 cm时,弹簧受到的拉力是 N。
解析 (1)根据表格中数据描点连线可作出图象,如图7-2-4所示;由图可知, 图象是过原点的一条直线,故弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成正比。(2)由表格中的数据可知,弹簧的伸长量为0.4 cm时,所受的拉力为0.5 N,则 弹簧每伸长1 cm时受到的拉力增量为 N=1.25 N;弹簧的伸长量为2.80 cm时受到的拉力为F'=1.25 N/cm×2.8 cm=3.5 N。
答案 (1)如图7-2-4所示 正比 (2)3.5 图7-2-4
点拨 (1)先整体观察再仔细分析比较,是寻找数据间关系特征的一般方 法。(2)根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成正比”可得到 如下关系式: = 或 = ,可用来求解弹簧的长度、伸长量、受力大小等问题。
易错点 弹簧测力计受两个力时示数的判断例 (2019湖北武汉东西湖期中)如图7-2-5,测力计在两个拉力F1、F2的作 用下处于静止状态,F1、F2的大小均为1 N,该测力计的示数为 ( ) 图7-2-5A.0 B.0.5 N C.1 N D.2 N 解析 弹簧测力计的两端受力均为1 N,弹簧测力计处于静止状态,弹簧测 力计的示数应为弹簧测力计挂钩一端所受的拉力,故其示数是1 N。答案 C
易错警示 弹簧测力计是根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量跟受到的拉 力成正比”这一原理制成的,这里的“拉力”是指挂钩一端所受的作用力, 而弹簧测力计测量出的是这个力的大小,而不是两端受力的总和或两力之 差。
知识点一 弹力1.(2018云南昆明盘龙期末)如图所示的各力中,不属于弹力的是 ( )
答案 A 磁铁对小铁球的吸引力,没有使小铁球发生弹性形变,故不属于 弹力。
2.(独家原创试题)2019年射箭世锦赛于当地时间6月16日在荷兰斯海尔托 亨博斯落下帷幕。在反曲弓男子团体决赛中,中国队历史上首次夺得世锦 赛男团项目冠军。如图7-2-1所示为射箭比赛的情景。射箭所用的弓,选用 的材料必须具有良好的 性。图7-2-1答案 弹解析 弓受力变形,放手后恢复原状,箭在弓恢复原状时产生的力的作用下 射向远处。
3.如图7-2-2所示,用手拉弹簧时,弹簧发生形变后会对手产生 力, 这个力的方向与手的拉力方向 (填“相同”或“相反”)。 图7-2-2答案 弹 相反解析 用手拉弹簧时,弹簧发生了弹性形变,弹簧由于要恢复原状就会对跟 它接触的物体产生一个力的作用,这个力就是弹力;人手的拉力方向是竖直 向上的,而弹簧对手的弹力的方向是竖直向下的,故弹力的方向与手的拉力 方向是相反的。
知识点二 弹簧测力计4.(2019湖北黄石一模)关于弹簧测力计的使用,下列说法错误的是 ( )A.使用前必须观察它的量程和分度值B.使用前要检查指针是否指在零刻度线处C.使用中弹簧指针、挂钩不能与外壳摩擦D.测量力的大小时,弹簧测力计必须竖直放置答案 D 测量力的大小时,只要使用时力的方向与弹簧的轴线一致即可, 不一定竖直放置,故D选项说法错误。
5.(2018河北秦皇岛海港期中)如图7-2-3所示,某同学用已校零的弹簧测力 计测量力的大小,则此弹簧测力计的量程为 ,分度值为 , 图中所测力的大小为 N。 图7-2-3答案 0~5 N 0.2 N 2.8解析 弹簧测力计的最大测量值是5 N,故量程为0~5 N;每一大格为1 N,每 一大格又分为5小格,每一小格(分度值)为0.2 N。指针指在“2”后第4个 小格处,所以弹簧测力计的示数为2 N+0.2 N×4=2.8 N。
1.(2018江西赣州宁都期中)下列情况中不属于弹性形变的是 ( )A.手轻压钢条,使钢条变弯一些B.把橡皮泥捏成各种不同的形状C.手轻拉弹簧,弹簧伸长些D.运动员拉开弓,准备射箭答案 B 把橡皮泥捏成各种不同的形状,橡皮泥不能恢复,不属于弹性形 变,故B选项符合题意;其他三个选项中,外力撤去后,物体均能恢复原状,故 均属于弹性形变。
2.(2018江西赣州宁都期中)如图所示,弹簧测力计的量程是 ,分度 值是 。该弹簧测力计 (填“能”或“不能”)直接用来 测力的大小。若未调零测得拉力是3.6 N,则拉力真实值是 N。答案 0~5.0 N 0.2 N 不能 3.2解析 由图可知,弹簧测力计的最大刻度为5.0 N,所以它的量程是0~5.0 N, 在1 N之间有5个小格,所以其分度值为0.2 N。观察可知,弹簧测力计的指 针没有指在零刻度线上,所以它不能直接用来测力的大小,应先调节指针, 使其指在零刻度线上,才能进行测量。原来指针在0.4 N,未调零测得拉力 是3.6 N,则拉力真实值是3.6 N-0.4 N=3.2 N。
3.电视纪录片《复活的军团》以科学的态度真实地再现了秦始皇的军队 的强悍骁勇。其中重点介绍了秦弩(如图所示)的威力,弩是古代一种武器, 在射击前,必须把机栝(即一根刚性的弹簧片)拉开,然后在其中放入短箭。 一扣扳机,机栝松开后就能将短箭发出,射中远处的敌人。请你从物理学的 角度分析秦弩为什么有这么大的威力?
答案 秦弩的机栝具有弹性,拉开机栝时,发生了弹性形变,扣动扳机,机栝 对短箭产生弹力作用,短箭受力后,运动状态发生变化,射向远处,属于远程 武器,在冷兵器时代,具有很大的威力。
1.(2019安徽安庆二十三校联考)如图7-2-4所示,一根弹簧,一端固定在竖直 墙上,在弹性限度内用手水平向左拉伸弹簧另一端,下列有关“由于弹簧形 变产生的力”描述正确的是 ( ) 图7-2-4A.墙对弹簧的拉力 B.弹簧对墙的拉力C.手对弹簧的拉力 D.以上说法都不对答案 B 手拉弹簧,弹簧发生弹性形变而产生弹力,弹簧产生的弹力作用 在墙壁和手上,故A、C、D错误,B正确。
2.(独家原创试题)小明拿起如图7-2-5所示空搪瓷杯准备倒水时,不小心失 手,茶杯盖和茶杯同时掉落地上。若忽略空气阻力,茶杯盖和茶杯在空中自 由下落的过程中,二者之间 (选填“有”或“没有”)弹力,理由是 。 图7-2-5答案 没有 二者之间没有挤压,没有发生弹性形变,也就没有弹力解析 茶杯盖和茶杯在空中自由下落的过程中二者没有发生挤压,没有发 生弹性形变,所以二者之间没有弹力。
3.(2019安徽淮南田家庵期中)一根弹簧原长是10 cm,在其下端挂1 N的钩 码时,弹簧的长度为12 cm,当在弹簧的下端挂3 N的钩码时,弹簧伸长了 cm(在弹簧的弹性限度内)。答案 6解析 弹簧原长为10 cm,在它下端挂1 N的钩码时,弹簧长为12 cm,此时,弹 簧伸长了12 cm-10 cm=2 cm。当在弹簧的下端挂3 N的钩码时,弹簧伸长了 2 cm×3=6 cm。
1.(2018山东临沂模拟)一测力计因弹簧断裂而损坏,若去掉断裂的一小段 弹簧,将剩余的较长的一段弹簧重新安装好,并校准了零刻度,那么用这个 修复的弹簧测力计测量时,测量值与原来测量值相比较,结果是 ( )A.测量值比实际值大 B.测量值比实际值小C.测量值与实际值相等 D.以上情况都有可能答案 B 弹簧变短后,在同样的拉力作用下,伸长量会比原来减小,如果仍 用原来的刻度盘,其示数会偏小。
2.(2019安徽合肥瑶海二模)我们将物体由于发生弹性形变而产生的力称为 弹力。如图,长方体物块甲放在水平桌面上,另一长方体物块乙放在物块甲 上,乙受到甲的弹力(支持力)是因为 (选填“甲”或“乙”)发生 了弹性形变。答案 甲解析 乙受到甲的弹力(支持力)是由于甲发生了弹性形变。
3.弹簧测力计的原理是:在 内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。 在弹性限度内,一根原长为10 cm的弹簧挂重2 N的物体时,弹簧长度为12.5 cm,则挂重4 N的物体时,弹簧的长度是 cm。
答案 弹性限度 15解析 根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”可得到如 下关系式: = ,解之得挂重4 N的物体时,弹簧的长度L2=15 cm。
4.(2019江西抚州临川一中月考)在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学 们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋的长度越长。根 据这一现象,小明和小丽提出如下猜想(如图)。究竟谁的猜想正确呢?他们 决定一起通过实验来验证自己的猜想。 (1)要完成实验,除了需要一条橡皮筋、若干个相同的钩码、铁架台和细线 外,还需要的一种器材是 。(2)小明和小丽的实验记录数据如表:
①没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm。②请将表格中第3行的数据补充完整。③要判断小丽的猜想是否正确,应对表格中的哪两行数据进行分析比较?答:应对 两行数据进行比较。④分析表格中的数据,你认为实验能初步验证谁的猜想是正确的?答: 。 你是如何分析数据并做出此判断的?请简要写出你的判断依据: 。
答案 (1)刻度尺 (2)①4.5 ②1.8 ③1、2 ④小明 橡皮筋伸长的长 度与拉力的比值为定值(或拉力扩大几倍,橡皮筋伸长的长度也扩大几倍)解析 (1)因为本实验是要探究拉力大小与橡皮筋长度以及伸长的长度的 关系,所以需要用刻度尺来准确测出长度,以便做好实验数据记录;(2)没有 挂钩码时,橡皮筋的长度为原长;从所提供的数据看出,橡皮筋伸长的长度 与拉力成正比,拉力增大几倍,橡皮筋伸长的长度就增大几倍,所以小明的 说法是正确的。
1.(2018北京东城期末,5,★★☆)如图所示,A、B、C、D顺序表示了射箭的 整个过程,运动员先将箭搭在弓上,然后慢慢拉弓,将弓拉满后松手,箭疾驰 而去,在以上过程中,弓的弹力最大的时刻是 ( )答案 C 拉弓时,弓发生了弹性形变,将弓拉满后,弓的弹性形变最大,弹 力最大。
2.(2018河北保定期中,3,★★☆)在弹簧测力计的两侧沿水平方向各施加一 个力F1、F2,并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数如图7-2-6所示,则F1、 F2的大小分别为 ( ) 图7-2-6A.2 N 2 N B.4 N 4 NC.0 N 0 N D.8 N 4 N答案 B 由图可知,弹簧测力计静止且示数为4 N。由测力计受平衡力可 推知F1=F2=4 N。
3.(2018江苏无锡江阴期中,27,★★☆)在水平桌面上用手指压铅笔尖,画出铅笔尖对手指弹力的示意图。图7-2-7答案 如图所示解析 在水平桌面上用手指压铅笔尖,手指受竖直向上的弹力的作用。
4.(2019江苏无锡锡山期中,31,★★☆)在“制作一个橡皮筋测力计”的小 组活动中,小军提出了一个问题:“在一定的弹性范围内,橡皮筋伸长的长 度跟它受到的拉力可能存在什么关系?”小明和小丽经过思考并猜想后, 他们决定一起通过实验来验证。小明和小丽的实验记录数据如下表:(5分)
(1)没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm。(2)请在图7-2-8中作出关于F与ΔL的关系图象。 图7-2-8(3)分析表格中的数据,你认为实验能得到的结论是(用文字叙述): 。
(4)把小明和小丽实验时所用的橡皮筋做成测力计,根据实验数据,则它的 量程为 。(5)将两根上述的那种橡皮筋A和B,用细线C(C的长度和质量不计)紧靠地 串在一起,如图7-2-9甲所示,小明在B的末端用了一大小为1.8 N的水平拉力 F,使其沿水平方向伸长,如图7-2-9乙所示,则此时A和B串在一起的总长度 为 cm。 图7-2-9
答案 (1)4.5 (2)如图所示 (3)在一定的弹性范围(弹性限度)内,橡皮筋 伸长的长度与它受到的拉力成正比 (4)0~2.5 N (5)12.6
解析 (1)从表中数据可知,当拉力F=0时,即没有挂钩码时,橡皮筋的长度 为4.5 cm,即橡皮筋的原长为4.5 cm。(2)找出每一个拉力和伸长的长度对 应的点,然后连点成线,即可得到F与ΔL的关系图象。(3)分析表中数据,或 从图象中可以看出,在拉力为2.5 N之内,橡皮筋每受到0.5 N的拉力就伸长 0.5 cm,即橡皮筋伸长的长度与所受拉力是成正比的,所以可以得出的结论 是:在一定的弹性范围(弹性限度)内,橡皮筋伸长的长度与它受到的拉力成 正比。(4)由于拉力超过2.5 N时,橡皮筋伸长的长度和拉力已不成正比,故 做成的测力计最大可以测量值为2.5 N,量程为0~2.5 N。(5)当小明在B的末 端施加水平拉力F=1.8 N时,由 = 可求得B的伸长量ΔLB=1.8 cm;同理求得A的伸长量ΔLA=1.8 cm,故拉长后的总长度为4.5 cm+1.8 cm+4.5 cm+ 1.8 cm=12.6 cm。
1.(2019江苏无锡惠山期中,13, ★★☆)小明分别购买了两只不同品牌的乒 乓球,为了比较两只乒乓球的弹性大小,它们设计了几种方案,你认为能够 解决这个问题的最佳方案是 ( )A.把两球分别向墙掷去,比较它们反弹后离墙的距离B.让两球从乒乓球桌面上方的同一高度自由落下,比较它们反弹的高度C.用乒乓球拍分别击打两球,比较两球飞出去的距离D.用手捏乒乓球,比较它们的硬度
答案 B 把两球向墙掷去,它们反弹后离墙的距离除去与它们的弹性大 小有关外,还可能与用力的大小有关,所以A方案无法比较。同理,可知C方 案无法比较。让两球置于乒乓球桌面上方同一高度自由落下时,它们反弹 的高度能说明其弹性的大小,所以B方案可行。用手捏乒乓球,它们的硬度 不能反映弹性的大小,所以D方案无法比较。
2.(2017湖南常德澧县期中,8,★★☆)弹簧测力计分别受到水平向左的F1和 水平向右的F2的拉力作用, F1、F2均为3 N,静止时如图所示,下列说法正确 的是 ( ) A.弹簧测力计的示数为0 NB.弹簧测力计的示数为6 NC.F1、F2是一对相互作用力D.弹簧测力计的示数为3 N答案 D 用两个方向相反的力向两端拉弹簧测力计,如图静止时,只会显 示一个力的大小,弹簧测力计的示数为3 N,故A、B错误,D正确;因为F1、F2 都作用在弹簧测力计上,所以F1、F2不是一对相互作用力,故C错误。
3.(2019安徽蚌埠五河期中,23,★★☆)小明在课外探究弹簧的长度跟外力 的变化关系时,记录了如下实验数据:(6分)
(1)分析实验数据,你可以得出的结论是 ;(2)该研究在实际中的应用是 ;(3)分析实验数据,你能对使用弹簧测力计提出一点合理化建议吗?
答案 (1)在弹性限度内,弹簧的伸长与所受拉力成正比(2)制作弹簧测力计 (3)使用弹簧测力计时,拉力不能超过其弹性限度。解析 (1)分析实验数据可得拉力为0 N时,弹簧的长度为2 cm;拉力为0.5 N 时,弹簧的长度为3 cm;一直到拉力为2.0 N时,都是弹簧受到的拉力增加0.5 N,弹簧就伸长1 cm,因此在该弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正 比;拉力大于2.0 N时,拉力与弹簧的伸长不成正比。(2)探究弹簧的长度跟 外力的变化关系在实际的应用是弹簧测力计,因为弹簧测力计的原理就是 该关系。(3)使用弹簧测力计时拉力不能超过其弹性限度。
1.(2019台湾省中考,8,★★☆)甲、乙、丙三条完全相同的弹簧悬挂在一根 水平横杆上,甲弹簧无悬挂物品,乙弹簧悬挂重量为W1的砝码,丙弹簧悬挂 重量为W1及W2的砝码,静止平衡时,三者的长度关系如图7-2-10所示。若三 条弹簧质量均很小忽略不计,且乙、丙两弹簧在取下砝码后,均可恢复原 长,则W1∶W2应为 ( ) 图7-2-10
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2
答案 B 因为在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,所以 = ,解得 = 。
2.(2018吉林中考,13,★☆☆)测力计是测量 (选填“质量”或 “力”)的大小的仪器;在图7-2-11中,弹簧测力计的读数是 N。 图7-2-11答案 力 4.4解析 弹簧测力计是测量力的大小的仪器;由图知,弹簧测力计的分度值是 0.2 N,指针在4 N以下两格处,则测力计的示数为4.4 N。
3.(2017四川内江中考,15,★★☆)如图7-2-12所示,某人用12 N的力沿水平 方向向右拉一根轻质弹簧,弹簧对手的拉力 12 N(填“大于”、 “小于”或“等于”),手受到的拉力的施力物体是 。图7-2-12答案 等于 弹簧解析 由于物体间力的作用是相互的,故人用12 N的力沿水平方向向右拉 一根轻质弹簧,弹簧对手的拉力也为12 N;手受到的拉力的施力物体是弹 簧。
1.(2015浙江杭州中考,17,★★☆)下列四幅图是描述一轻质弹簧在弹性限 度内,在水平拉力F作用下发生形变后静止时的情景,其中与事实相符的是 ( )答案 D 在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它伸长的长度越长。在水 平拉力F作用下发生弹性形变时,弹簧的伸长应该是均匀的,故本题应 选D。
2.(2018江苏徐州中考,4,★☆☆)用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏 盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。下列说法 中错误的是 ( ) A.刻度可以标在牙膏盒上B.可以把回形针上端当做指针C.可以利用钩码拉伸橡皮筋标注刻度D.不同橡皮筋做的测力计量程都相同
答案 D 牙膏盒平整可以在上面标注刻度;回形针在弹簧的下部,可以把 回形针上端当做测力计的指针;钩码上标有质量的数值,且每个钩码的质量 相同,故可以用钩码拉伸橡皮筋标注刻度;橡皮筋的长短、粗细都影响着测 力计的量程,所以不同橡皮筋做的测力计量程不相同。
1.(2018北京一〇一中学期中)小雨同学在研究弹簧弹力与弹簧伸长量的关 系时,通过测量得到如表所示的实验数据。请根据表中数据归纳出弹簧弹 力F与弹簧伸长量x的关系式为F= 。答案 (20 N/cm)x解析 该题考查了“对数据的分析归纳能力”和“推理能力”。由表中 数据可知,在600 N内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,且拉力每增加10 0 N,伸长量增加5 cm,故弹簧每伸长1 cm时的拉力增量为 N=20 N;所以F=(20 N/cm)x。
2.(2019山东青岛经济开发区一模删减)某兴趣小组将一张硬卡片对折,在 开口的一边剪两个小豁口A和B,然后套上橡皮筋,做成了一个会跳的卡片 (如图7-2-13所示)。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关,该兴趣小 组提出了如下猜想: 图7-2-13A.与卡片的质量有关B.与橡皮筋的形变量有关C.与橡皮筋的条数有关
为了验证猜想,小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。(1)小明将图中的卡片反过来,把它放在桌面上用手向下压,使橡皮筋伸长, 迅速松开手,观察到的现象是 。(2)探究跳起高度与质量是否有关,应选择质量不同的卡片,控制其他实验 条件相同。操作中将卡片反过来,每次把它在桌面上用手压平的目的是 。(3)探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关,请你为该小组提供使橡皮筋的 形变量不同的两种方法:① 。② 。
答案(1)卡片跳起 (2)便于使每次橡皮筋的形变量相同 (3)①分别压两个 卡片时将一个卡片压平,另一个不压平 ②使小豁口A、B的间距不相同解析 本题重点考查了对实验现象的推理和控制变量法实验思想的运 用。(1)“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变,发生弹性形变的物体 要恢复原状,就会对使它发生形变的物体施加力的作用,所以橡皮筋对硬卡 片施力,使它弹起;(2)探究跳起高度与质量是否有关,应选择质量不同的卡 片,控制其他实验条件相同。操作中将卡片反过来,根据控制变量法,每次 把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同;(3)使橡皮筋的 形变量不同的方法有:①分别压两个卡片时将一个卡片压平,另一个不压 平; ②使小豁口A、B的间距不相同。
阅读短文,回答问题。无处不在的弹簧弹簧在生活中随处可见,它在不同的领域发挥着重要作用。弹簧的特点就是在弹性限度内拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹 力,而且形变越大,产生的弹力越大;一旦外力消失,形变也消失。物理学家 胡克研究得出结论:在弹性限度内,弹簧的形变量与它受到的拉力(或压力) 成正比。弹簧具有测量功能、紧压功能、复位功能、缓冲功能,以及储存能量的功 能。弹簧在生产和生活中有许多应用,例如,制作弹簧测力计、钢笔套上的 夹片、机械钟表的发条等。(1)在弹性限度内弹簧被拉伸或压缩时都产生反抗外力作用的弹力,这说明
。(2)胡克的结论是 。(3)下表是小明研究弹簧长度与所受拉力大小关系时记录数据的表格,空格 中的数据是 。
(4)举一个生活中应用弹簧的实例: 。(短文中实例 除外)
知识点一 弹力1.弹性和塑性
说明 物体的弹性有一定限度,超过了这个限度,物体就不能恢复原来的形 状,该限度称为弹性限度。2.弹力
例1 (2019江苏盐城阜宁期中)如图所示的物体不能产生弹力的是( ) A.压弯的锯条 B.被挤压后的橡皮泥 C.拉长的橡皮筋 D.拉弯的竹子
解析答案 B
知识点二 弹簧测力计 测量力的大小的工具叫做测力计。弹簧测力计是一种常见的测力 计。
1.弹簧测力计的结构:常见的弹簧测力计如图7-2-1所示。它的主要结构:刻 度板、弹簧和指针。其他部分还有提拉弹簧测力计的吊环、用来悬挂重 物的挂钩等。图7-2-1
2.弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就 越大。也就是弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,所以弹簧测力计上的刻 度是均匀的。
例2 (2019黑龙江大庆中考)弹簧测力计的示数为 。 图7-2-2解析 由图知:弹簧测力计上1 N之间有5个小格,所以一个小格代表0.2 N, 即此弹簧测力计的分度值为0.2 N,所以弹簧测力计的示数为2.2 N。答案 2.2 N
题型 “弹力与形变量的关系”的探究与综合应用例 (2018福建莆田模拟改编)探究“弹簧伸长量与弹簧受到拉力的关 系”时将弹簧悬挂在铁架台上,刻度尺固定在弹簧一侧,弹簧轴线和刻度尺 都在竖直方向上,在弹簧下端依次增加相同规格钩码的个数(每个钩码对 弹簧拉力为0.5 N),数据记录如表。图7-2-3
(1)请在如图7-2-3乙坐标图中画出弹簧的伸长量Δx与弹簧受到的拉力F的 关系图象。根据图象可知,弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成 。(2)弹簧的伸长量为2.80 cm时,弹簧受到的拉力是 N。
解析 (1)根据表格中数据描点连线可作出图象,如图7-2-4所示;由图可知, 图象是过原点的一条直线,故弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成正比。(2)由表格中的数据可知,弹簧的伸长量为0.4 cm时,所受的拉力为0.5 N,则 弹簧每伸长1 cm时受到的拉力增量为 N=1.25 N;弹簧的伸长量为2.80 cm时受到的拉力为F'=1.25 N/cm×2.8 cm=3.5 N。
答案 (1)如图7-2-4所示 正比 (2)3.5 图7-2-4
点拨 (1)先整体观察再仔细分析比较,是寻找数据间关系特征的一般方 法。(2)根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量和弹簧受到的拉力成正比”可得到 如下关系式: = 或 = ,可用来求解弹簧的长度、伸长量、受力大小等问题。
易错点 弹簧测力计受两个力时示数的判断例 (2019湖北武汉东西湖期中)如图7-2-5,测力计在两个拉力F1、F2的作 用下处于静止状态,F1、F2的大小均为1 N,该测力计的示数为 ( ) 图7-2-5A.0 B.0.5 N C.1 N D.2 N 解析 弹簧测力计的两端受力均为1 N,弹簧测力计处于静止状态,弹簧测 力计的示数应为弹簧测力计挂钩一端所受的拉力,故其示数是1 N。答案 C
易错警示 弹簧测力计是根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量跟受到的拉 力成正比”这一原理制成的,这里的“拉力”是指挂钩一端所受的作用力, 而弹簧测力计测量出的是这个力的大小,而不是两端受力的总和或两力之 差。
知识点一 弹力1.(2018云南昆明盘龙期末)如图所示的各力中,不属于弹力的是 ( )
答案 A 磁铁对小铁球的吸引力,没有使小铁球发生弹性形变,故不属于 弹力。
2.(独家原创试题)2019年射箭世锦赛于当地时间6月16日在荷兰斯海尔托 亨博斯落下帷幕。在反曲弓男子团体决赛中,中国队历史上首次夺得世锦 赛男团项目冠军。如图7-2-1所示为射箭比赛的情景。射箭所用的弓,选用 的材料必须具有良好的 性。图7-2-1答案 弹解析 弓受力变形,放手后恢复原状,箭在弓恢复原状时产生的力的作用下 射向远处。
3.如图7-2-2所示,用手拉弹簧时,弹簧发生形变后会对手产生 力, 这个力的方向与手的拉力方向 (填“相同”或“相反”)。 图7-2-2答案 弹 相反解析 用手拉弹簧时,弹簧发生了弹性形变,弹簧由于要恢复原状就会对跟 它接触的物体产生一个力的作用,这个力就是弹力;人手的拉力方向是竖直 向上的,而弹簧对手的弹力的方向是竖直向下的,故弹力的方向与手的拉力 方向是相反的。
知识点二 弹簧测力计4.(2019湖北黄石一模)关于弹簧测力计的使用,下列说法错误的是 ( )A.使用前必须观察它的量程和分度值B.使用前要检查指针是否指在零刻度线处C.使用中弹簧指针、挂钩不能与外壳摩擦D.测量力的大小时,弹簧测力计必须竖直放置答案 D 测量力的大小时,只要使用时力的方向与弹簧的轴线一致即可, 不一定竖直放置,故D选项说法错误。
5.(2018河北秦皇岛海港期中)如图7-2-3所示,某同学用已校零的弹簧测力 计测量力的大小,则此弹簧测力计的量程为 ,分度值为 , 图中所测力的大小为 N。 图7-2-3答案 0~5 N 0.2 N 2.8解析 弹簧测力计的最大测量值是5 N,故量程为0~5 N;每一大格为1 N,每 一大格又分为5小格,每一小格(分度值)为0.2 N。指针指在“2”后第4个 小格处,所以弹簧测力计的示数为2 N+0.2 N×4=2.8 N。
1.(2018江西赣州宁都期中)下列情况中不属于弹性形变的是 ( )A.手轻压钢条,使钢条变弯一些B.把橡皮泥捏成各种不同的形状C.手轻拉弹簧,弹簧伸长些D.运动员拉开弓,准备射箭答案 B 把橡皮泥捏成各种不同的形状,橡皮泥不能恢复,不属于弹性形 变,故B选项符合题意;其他三个选项中,外力撤去后,物体均能恢复原状,故 均属于弹性形变。
2.(2018江西赣州宁都期中)如图所示,弹簧测力计的量程是 ,分度 值是 。该弹簧测力计 (填“能”或“不能”)直接用来 测力的大小。若未调零测得拉力是3.6 N,则拉力真实值是 N。答案 0~5.0 N 0.2 N 不能 3.2解析 由图可知,弹簧测力计的最大刻度为5.0 N,所以它的量程是0~5.0 N, 在1 N之间有5个小格,所以其分度值为0.2 N。观察可知,弹簧测力计的指 针没有指在零刻度线上,所以它不能直接用来测力的大小,应先调节指针, 使其指在零刻度线上,才能进行测量。原来指针在0.4 N,未调零测得拉力 是3.6 N,则拉力真实值是3.6 N-0.4 N=3.2 N。
3.电视纪录片《复活的军团》以科学的态度真实地再现了秦始皇的军队 的强悍骁勇。其中重点介绍了秦弩(如图所示)的威力,弩是古代一种武器, 在射击前,必须把机栝(即一根刚性的弹簧片)拉开,然后在其中放入短箭。 一扣扳机,机栝松开后就能将短箭发出,射中远处的敌人。请你从物理学的 角度分析秦弩为什么有这么大的威力?
答案 秦弩的机栝具有弹性,拉开机栝时,发生了弹性形变,扣动扳机,机栝 对短箭产生弹力作用,短箭受力后,运动状态发生变化,射向远处,属于远程 武器,在冷兵器时代,具有很大的威力。
1.(2019安徽安庆二十三校联考)如图7-2-4所示,一根弹簧,一端固定在竖直 墙上,在弹性限度内用手水平向左拉伸弹簧另一端,下列有关“由于弹簧形 变产生的力”描述正确的是 ( ) 图7-2-4A.墙对弹簧的拉力 B.弹簧对墙的拉力C.手对弹簧的拉力 D.以上说法都不对答案 B 手拉弹簧,弹簧发生弹性形变而产生弹力,弹簧产生的弹力作用 在墙壁和手上,故A、C、D错误,B正确。
2.(独家原创试题)小明拿起如图7-2-5所示空搪瓷杯准备倒水时,不小心失 手,茶杯盖和茶杯同时掉落地上。若忽略空气阻力,茶杯盖和茶杯在空中自 由下落的过程中,二者之间 (选填“有”或“没有”)弹力,理由是 。 图7-2-5答案 没有 二者之间没有挤压,没有发生弹性形变,也就没有弹力解析 茶杯盖和茶杯在空中自由下落的过程中二者没有发生挤压,没有发 生弹性形变,所以二者之间没有弹力。
3.(2019安徽淮南田家庵期中)一根弹簧原长是10 cm,在其下端挂1 N的钩 码时,弹簧的长度为12 cm,当在弹簧的下端挂3 N的钩码时,弹簧伸长了 cm(在弹簧的弹性限度内)。答案 6解析 弹簧原长为10 cm,在它下端挂1 N的钩码时,弹簧长为12 cm,此时,弹 簧伸长了12 cm-10 cm=2 cm。当在弹簧的下端挂3 N的钩码时,弹簧伸长了 2 cm×3=6 cm。
1.(2018山东临沂模拟)一测力计因弹簧断裂而损坏,若去掉断裂的一小段 弹簧,将剩余的较长的一段弹簧重新安装好,并校准了零刻度,那么用这个 修复的弹簧测力计测量时,测量值与原来测量值相比较,结果是 ( )A.测量值比实际值大 B.测量值比实际值小C.测量值与实际值相等 D.以上情况都有可能答案 B 弹簧变短后,在同样的拉力作用下,伸长量会比原来减小,如果仍 用原来的刻度盘,其示数会偏小。
2.(2019安徽合肥瑶海二模)我们将物体由于发生弹性形变而产生的力称为 弹力。如图,长方体物块甲放在水平桌面上,另一长方体物块乙放在物块甲 上,乙受到甲的弹力(支持力)是因为 (选填“甲”或“乙”)发生 了弹性形变。答案 甲解析 乙受到甲的弹力(支持力)是由于甲发生了弹性形变。
3.弹簧测力计的原理是:在 内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。 在弹性限度内,一根原长为10 cm的弹簧挂重2 N的物体时,弹簧长度为12.5 cm,则挂重4 N的物体时,弹簧的长度是 cm。
答案 弹性限度 15解析 根据“在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”可得到如 下关系式: = ,解之得挂重4 N的物体时,弹簧的长度L2=15 cm。
4.(2019江西抚州临川一中月考)在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学 们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋的长度越长。根 据这一现象,小明和小丽提出如下猜想(如图)。究竟谁的猜想正确呢?他们 决定一起通过实验来验证自己的猜想。 (1)要完成实验,除了需要一条橡皮筋、若干个相同的钩码、铁架台和细线 外,还需要的一种器材是 。(2)小明和小丽的实验记录数据如表:
①没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm。②请将表格中第3行的数据补充完整。③要判断小丽的猜想是否正确,应对表格中的哪两行数据进行分析比较?答:应对 两行数据进行比较。④分析表格中的数据,你认为实验能初步验证谁的猜想是正确的?答: 。 你是如何分析数据并做出此判断的?请简要写出你的判断依据: 。
答案 (1)刻度尺 (2)①4.5 ②1.8 ③1、2 ④小明 橡皮筋伸长的长 度与拉力的比值为定值(或拉力扩大几倍,橡皮筋伸长的长度也扩大几倍)解析 (1)因为本实验是要探究拉力大小与橡皮筋长度以及伸长的长度的 关系,所以需要用刻度尺来准确测出长度,以便做好实验数据记录;(2)没有 挂钩码时,橡皮筋的长度为原长;从所提供的数据看出,橡皮筋伸长的长度 与拉力成正比,拉力增大几倍,橡皮筋伸长的长度就增大几倍,所以小明的 说法是正确的。
1.(2018北京东城期末,5,★★☆)如图所示,A、B、C、D顺序表示了射箭的 整个过程,运动员先将箭搭在弓上,然后慢慢拉弓,将弓拉满后松手,箭疾驰 而去,在以上过程中,弓的弹力最大的时刻是 ( )答案 C 拉弓时,弓发生了弹性形变,将弓拉满后,弓的弹性形变最大,弹 力最大。
2.(2018河北保定期中,3,★★☆)在弹簧测力计的两侧沿水平方向各施加一 个力F1、F2,并使其保持静止,此时弹簧测力计的示数如图7-2-6所示,则F1、 F2的大小分别为 ( ) 图7-2-6A.2 N 2 N B.4 N 4 NC.0 N 0 N D.8 N 4 N答案 B 由图可知,弹簧测力计静止且示数为4 N。由测力计受平衡力可 推知F1=F2=4 N。
3.(2018江苏无锡江阴期中,27,★★☆)在水平桌面上用手指压铅笔尖,画出铅笔尖对手指弹力的示意图。图7-2-7答案 如图所示解析 在水平桌面上用手指压铅笔尖,手指受竖直向上的弹力的作用。
4.(2019江苏无锡锡山期中,31,★★☆)在“制作一个橡皮筋测力计”的小 组活动中,小军提出了一个问题:“在一定的弹性范围内,橡皮筋伸长的长 度跟它受到的拉力可能存在什么关系?”小明和小丽经过思考并猜想后, 他们决定一起通过实验来验证。小明和小丽的实验记录数据如下表:(5分)
(1)没有挂钩码时,橡皮筋的长度L0= cm。(2)请在图7-2-8中作出关于F与ΔL的关系图象。 图7-2-8(3)分析表格中的数据,你认为实验能得到的结论是(用文字叙述): 。
(4)把小明和小丽实验时所用的橡皮筋做成测力计,根据实验数据,则它的 量程为 。(5)将两根上述的那种橡皮筋A和B,用细线C(C的长度和质量不计)紧靠地 串在一起,如图7-2-9甲所示,小明在B的末端用了一大小为1.8 N的水平拉力 F,使其沿水平方向伸长,如图7-2-9乙所示,则此时A和B串在一起的总长度 为 cm。 图7-2-9
答案 (1)4.5 (2)如图所示 (3)在一定的弹性范围(弹性限度)内,橡皮筋 伸长的长度与它受到的拉力成正比 (4)0~2.5 N (5)12.6
解析 (1)从表中数据可知,当拉力F=0时,即没有挂钩码时,橡皮筋的长度 为4.5 cm,即橡皮筋的原长为4.5 cm。(2)找出每一个拉力和伸长的长度对 应的点,然后连点成线,即可得到F与ΔL的关系图象。(3)分析表中数据,或 从图象中可以看出,在拉力为2.5 N之内,橡皮筋每受到0.5 N的拉力就伸长 0.5 cm,即橡皮筋伸长的长度与所受拉力是成正比的,所以可以得出的结论 是:在一定的弹性范围(弹性限度)内,橡皮筋伸长的长度与它受到的拉力成 正比。(4)由于拉力超过2.5 N时,橡皮筋伸长的长度和拉力已不成正比,故 做成的测力计最大可以测量值为2.5 N,量程为0~2.5 N。(5)当小明在B的末 端施加水平拉力F=1.8 N时,由 = 可求得B的伸长量ΔLB=1.8 cm;同理求得A的伸长量ΔLA=1.8 cm,故拉长后的总长度为4.5 cm+1.8 cm+4.5 cm+ 1.8 cm=12.6 cm。
1.(2019江苏无锡惠山期中,13, ★★☆)小明分别购买了两只不同品牌的乒 乓球,为了比较两只乒乓球的弹性大小,它们设计了几种方案,你认为能够 解决这个问题的最佳方案是 ( )A.把两球分别向墙掷去,比较它们反弹后离墙的距离B.让两球从乒乓球桌面上方的同一高度自由落下,比较它们反弹的高度C.用乒乓球拍分别击打两球,比较两球飞出去的距离D.用手捏乒乓球,比较它们的硬度
答案 B 把两球向墙掷去,它们反弹后离墙的距离除去与它们的弹性大 小有关外,还可能与用力的大小有关,所以A方案无法比较。同理,可知C方 案无法比较。让两球置于乒乓球桌面上方同一高度自由落下时,它们反弹 的高度能说明其弹性的大小,所以B方案可行。用手捏乒乓球,它们的硬度 不能反映弹性的大小,所以D方案无法比较。
2.(2017湖南常德澧县期中,8,★★☆)弹簧测力计分别受到水平向左的F1和 水平向右的F2的拉力作用, F1、F2均为3 N,静止时如图所示,下列说法正确 的是 ( ) A.弹簧测力计的示数为0 NB.弹簧测力计的示数为6 NC.F1、F2是一对相互作用力D.弹簧测力计的示数为3 N答案 D 用两个方向相反的力向两端拉弹簧测力计,如图静止时,只会显 示一个力的大小,弹簧测力计的示数为3 N,故A、B错误,D正确;因为F1、F2 都作用在弹簧测力计上,所以F1、F2不是一对相互作用力,故C错误。
3.(2019安徽蚌埠五河期中,23,★★☆)小明在课外探究弹簧的长度跟外力 的变化关系时,记录了如下实验数据:(6分)
(1)分析实验数据,你可以得出的结论是 ;(2)该研究在实际中的应用是 ;(3)分析实验数据,你能对使用弹簧测力计提出一点合理化建议吗?
答案 (1)在弹性限度内,弹簧的伸长与所受拉力成正比(2)制作弹簧测力计 (3)使用弹簧测力计时,拉力不能超过其弹性限度。解析 (1)分析实验数据可得拉力为0 N时,弹簧的长度为2 cm;拉力为0.5 N 时,弹簧的长度为3 cm;一直到拉力为2.0 N时,都是弹簧受到的拉力增加0.5 N,弹簧就伸长1 cm,因此在该弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正 比;拉力大于2.0 N时,拉力与弹簧的伸长不成正比。(2)探究弹簧的长度跟 外力的变化关系在实际的应用是弹簧测力计,因为弹簧测力计的原理就是 该关系。(3)使用弹簧测力计时拉力不能超过其弹性限度。
1.(2019台湾省中考,8,★★☆)甲、乙、丙三条完全相同的弹簧悬挂在一根 水平横杆上,甲弹簧无悬挂物品,乙弹簧悬挂重量为W1的砝码,丙弹簧悬挂 重量为W1及W2的砝码,静止平衡时,三者的长度关系如图7-2-10所示。若三 条弹簧质量均很小忽略不计,且乙、丙两弹簧在取下砝码后,均可恢复原 长,则W1∶W2应为 ( ) 图7-2-10
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2
答案 B 因为在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,所以 = ,解得 = 。
2.(2018吉林中考,13,★☆☆)测力计是测量 (选填“质量”或 “力”)的大小的仪器;在图7-2-11中,弹簧测力计的读数是 N。 图7-2-11答案 力 4.4解析 弹簧测力计是测量力的大小的仪器;由图知,弹簧测力计的分度值是 0.2 N,指针在4 N以下两格处,则测力计的示数为4.4 N。
3.(2017四川内江中考,15,★★☆)如图7-2-12所示,某人用12 N的力沿水平 方向向右拉一根轻质弹簧,弹簧对手的拉力 12 N(填“大于”、 “小于”或“等于”),手受到的拉力的施力物体是 。图7-2-12答案 等于 弹簧解析 由于物体间力的作用是相互的,故人用12 N的力沿水平方向向右拉 一根轻质弹簧,弹簧对手的拉力也为12 N;手受到的拉力的施力物体是弹 簧。
1.(2015浙江杭州中考,17,★★☆)下列四幅图是描述一轻质弹簧在弹性限 度内,在水平拉力F作用下发生形变后静止时的情景,其中与事实相符的是 ( )答案 D 在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它伸长的长度越长。在水 平拉力F作用下发生弹性形变时,弹簧的伸长应该是均匀的,故本题应 选D。
2.(2018江苏徐州中考,4,★☆☆)用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏 盒、铁丝、钩码和刻度尺等,做一个如图所示的橡皮筋测力计。下列说法 中错误的是 ( ) A.刻度可以标在牙膏盒上B.可以把回形针上端当做指针C.可以利用钩码拉伸橡皮筋标注刻度D.不同橡皮筋做的测力计量程都相同
答案 D 牙膏盒平整可以在上面标注刻度;回形针在弹簧的下部,可以把 回形针上端当做测力计的指针;钩码上标有质量的数值,且每个钩码的质量 相同,故可以用钩码拉伸橡皮筋标注刻度;橡皮筋的长短、粗细都影响着测 力计的量程,所以不同橡皮筋做的测力计量程不相同。
1.(2018北京一〇一中学期中)小雨同学在研究弹簧弹力与弹簧伸长量的关 系时,通过测量得到如表所示的实验数据。请根据表中数据归纳出弹簧弹 力F与弹簧伸长量x的关系式为F= 。答案 (20 N/cm)x解析 该题考查了“对数据的分析归纳能力”和“推理能力”。由表中 数据可知,在600 N内,弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,且拉力每增加10 0 N,伸长量增加5 cm,故弹簧每伸长1 cm时的拉力增量为 N=20 N;所以F=(20 N/cm)x。
2.(2019山东青岛经济开发区一模删减)某兴趣小组将一张硬卡片对折,在 开口的一边剪两个小豁口A和B,然后套上橡皮筋,做成了一个会跳的卡片 (如图7-2-13所示)。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关,该兴趣小 组提出了如下猜想: 图7-2-13A.与卡片的质量有关B.与橡皮筋的形变量有关C.与橡皮筋的条数有关
为了验证猜想,小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。(1)小明将图中的卡片反过来,把它放在桌面上用手向下压,使橡皮筋伸长, 迅速松开手,观察到的现象是 。(2)探究跳起高度与质量是否有关,应选择质量不同的卡片,控制其他实验 条件相同。操作中将卡片反过来,每次把它在桌面上用手压平的目的是 。(3)探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关,请你为该小组提供使橡皮筋的 形变量不同的两种方法:① 。② 。
答案(1)卡片跳起 (2)便于使每次橡皮筋的形变量相同 (3)①分别压两个 卡片时将一个卡片压平,另一个不压平 ②使小豁口A、B的间距不相同解析 本题重点考查了对实验现象的推理和控制变量法实验思想的运 用。(1)“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变,发生弹性形变的物体 要恢复原状,就会对使它发生形变的物体施加力的作用,所以橡皮筋对硬卡 片施力,使它弹起;(2)探究跳起高度与质量是否有关,应选择质量不同的卡 片,控制其他实验条件相同。操作中将卡片反过来,根据控制变量法,每次 把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同;(3)使橡皮筋的 形变量不同的方法有:①分别压两个卡片时将一个卡片压平,另一个不压 平; ②使小豁口A、B的间距不相同。
阅读短文,回答问题。无处不在的弹簧弹簧在生活中随处可见,它在不同的领域发挥着重要作用。弹簧的特点就是在弹性限度内拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹 力,而且形变越大,产生的弹力越大;一旦外力消失,形变也消失。物理学家 胡克研究得出结论:在弹性限度内,弹簧的形变量与它受到的拉力(或压力) 成正比。弹簧具有测量功能、紧压功能、复位功能、缓冲功能,以及储存能量的功 能。弹簧在生产和生活中有许多应用,例如,制作弹簧测力计、钢笔套上的 夹片、机械钟表的发条等。(1)在弹性限度内弹簧被拉伸或压缩时都产生反抗外力作用的弹力,这说明
。(2)胡克的结论是 。(3)下表是小明研究弹簧长度与所受拉力大小关系时记录数据的表格,空格 中的数据是 。
(4)举一个生活中应用弹簧的实例: 。(短文中实例 除外)
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