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了解拉力弹簧

2021-07-15 10:48:22

弹力:受力形变,不受力回复到原来的形状,称为弹性变形,能发生弹性变形的物体有弹性。

塑性:受力形变,不受力恢复到原来形状的形变称为塑性形变,不能发生弹性变形的物体有塑性。

弹性:由于发生弹性变形而产生的一种力称为弹力。

今天我们来谈谈弹簧力表的原理。

弹性伸长与拉力的关系。

例如图画,就是弯弓射箭的图片,关于这幅图画同学应该可以知道的是:

拉弓的手弦和拉弓的弦是一对相互的力。

这两种力都是弹力:由弹性变形所产生的一种力。

在拉弓时,手弦的拉力越大,弓弦就越弯曲,同时手感觉的弓弦也越大。

就像下面的弹簧:

未对弹簧施加拉力时,弹簧有一个自然长度,我们称之为原长;当弹簧受到拉伸后,它会伸长,最后伸长到一个新的长度,称为总长度,包括伸长的长度。

假如弹簧的拉力越大,这三个长度哪一个会改变?

显然,除了原长是不变的,伸长和总长度都会发生变化,而伸长和总长度则与拉力的大小有关。

以下是关于弹簧伸长、总长度随拉力变化的探索性实验,我们一起来看看吧!

这个试验的目的是“探索弹簧长度L与拉伸F之间的关系”。

我们必须弄清楚他在研究哪一个长度:原长?延伸?总长?

接下来要从数据分析开始。

一,我们可以看到,当最开始拉力为0N时,弹簧的长度已经是8cm,这说明了什么?

这就是说,8cm是弹簧的原长,它是不会随拉力的变化而变化的,因此排除了“探究原长随拉拉变化规律”的可能性。

二,在初中阶段,只学了正比例关系,如ρ=m/v。

我们所说的正比,就是两个物理量的比值是定值,例如,密度是这样一个物理量:同一种物质的密度,它的质量与体积之比是一个定值,而且不随质量、体积的变化而改变。

同样地,如果弹簧长度和拉力存在数量关系,也不会跑出初中教材的认知范畴,即L/F应是定值,抛出一列(0N,8cm)的数据,然后再看其是否符合正比定律:

十二/二等于六。

14/3=4.67

18/5=3.6。

20/6=3.33

由以上计算可以看出,弹簧长度L与拉力F不存在这种关系,因为这个长度是总长,而总长包括不变量原长和可变量原长,所以我们需要把不变量挖出来,再来看规律。

最终,我们来看看伸长和拉力之间的关系!

(12-8)/2=2。

(14-8)/3=2。

(18-8)/5=2。

(20-8)/6=2。

这样,在三个长度中,只有伸长与拉来的正比关系,画出的图像如图:

若考虑到弹簧的原长,也可作如下图。

关于这张图片,有两点需要注意:

图片的起始点不在原点,因为最开始拉出的力是0N,而弹簧的长度是8cm。

当比较伸长与拉力的关系时,要将原始长度减去计算比较。

弹性的延伸与拉力成正比的前提。

尽管弹簧的伸长与拉力成正比,但这也是有一个前提:弹簧不能超过弹性极限,否则弹簧会由弹性形变变为塑性形变,此后就不再是正比关系,同学们需要注意。

弹性测力仪原理。

拉力弹簧的拉力的大小可以通过“伸长量与拉力的关系”来测量,即制成弹簧测力仪,它的原理是:

在弹性限度内,弹簧所受的拉力越大,弹簧的伸长就越长。

拉力弹簧






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