Question

（1）為迎接2008年奧運會，加強全民健身運動，增強體質，學校為同學們開展了豐富多彩的體育鍛煉活動，下圖是幾位同學正在進行運動的情景，請你觀察此情景，找出與同學們的運動有關的兩個物理現象，并指出每個物理現象對應的物理知識．（不與示例重復）

示例：
物理現象：甲圖中同學舉著杠鈴靜止不動
物理知識：杠鈴所受的重力和人對杠鈴的支持力平衡
物理現象1．______；
物理知識：______．
物理現象2．______；
物理知識：______．
（2）如圖所示，在薄壁金屬圓筒內注入少量乙醚，塞上塞子，用一根繩子在金屬圓筒外壁纏繞1～2圈，然后按圖中箭頭所指的方向來回拉動繩子．

①可能會發生的現象是：______．
②發生上述現象的原因是：______．
（3）小陳同學所在的物理興趣小組，利用所學知識設計了一個簡易電子拉力計，圖甲是其原理圖，該裝置中電流表的示數可以顯示拉力的大小．他們最初選用的主要器材及其規格是：
A．電池組（能夠提供6V恒定不變的電壓）
B．電流表（量程為0～0.6A）
C．定值電阻Ro（電阻為10Ω）
D．硬電阻絲R（長度為lcm，總電阻為50Ω，電阻隨長度均勻變化；滑片P與R接觸良好且摩擦不計）
E．硬質彈簧（導電性能良好，電阻不計；能承受的最大拉力是150N，當拉力小于150N時，其伸長量△l與所受拉力F的關系圖線如圖乙．
①該拉力計能夠測量出的最大拉力是______N．
②為了增大拉力的測量范圍，小陳他們又找來了如圖丙所示的一個定滑輪和一個杠桿，另有線若干．
（a）小陳他們已安裝好定滑輪，請你用杠桿在圖丁的虛線框中進行適當的連接，并畫出拉環的位置，使測力計拉力的測量范圍變為原來的5倍（若需要文字說明，請寫在圖丁右邊的橫線上，注杠桿重不計，摩擦不計．）
（b）在你新設計的拉力計中，電流表表盤上0.3A處應標______N．
（c）為了使測力計拉力的測量范圍變為原來的3倍，你還可以用什么樣的簡單機械代替本題中的杠桿，并將彈簧連線后的簡單機械及拉環用圖畫在下面的虛線框里．

Answer 1

【答案】分析：（1）解決本題的關鍵是掌握力的作用效果：力可以改變物體的形狀、力可以改變物體的運動狀態．
（2）拉動繩子對金屬管做功，屬于物休對內做功，機械能轉化為內能；看到塞子被彈起，屬于對外做功，內能轉化為機械能．
（3）①由左圖得出當滑片被拉至b端時，拉力最大，此時彈簧被拉伸1cm，從圖乙讀出拉力大小；
②（a）選用杠桿，如圖，支點為B，移動拉環知C點，使AB=5AC，可以使測力計拉力的測量范圍變為原來的五倍；
（b）知道電流表示數為0.3A，利用歐姆定律求出硬電阻絲連入電路的電阻，求出aP的長LaP，即彈簧被拉伸的長度，從右圖找出對應的拉力大小，在據杠桿的平衡條件可計算出此時在C點所加的力，即電流表表盤的示數．
（c）從滑輪組的角度來考慮分析即可判斷．
解答：解：（1）仔細觀察圖畫，每個圖中物理現象都蘊含著物理知識，比如：
物理現象：乙圖中同學手中的球發生形變，
物理知識：力可以改變物體的形狀； 
物理現象：丙圖中的同學將球踢出，
物理知識：力可以改變物體的運動狀態； 
物理現象：丁圖中的同學越過橫桿下落，
物理知識：同學的重力勢能轉化為動能．
（2）現象①：塞子被彈起；原因：筒內氣體膨脹對活塞做功，內能轉化為機械能．
現象②：筒口出現白霧；原因：氣體膨脹做功，內能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小液滴．
現象③：筒壁發熱；原因：摩擦生熱，機械能轉化為內能，使其內能增大，溫度升高．
說明：現象合理即可得分．
（2）①由題干左圖可知，
當滑片被拉至b端時，拉力最大，此時彈簧被拉伸1cm，
由圖乙可知此時的拉力：F=100N；
②（a）杠桿的A端通過定滑輪接在彈簧的右端，移動拉環知C點，使AB=5AC，杠桿A端對彈簧的拉力為對拉環拉力的15，使測力計拉力的測量范圍變為原來的五倍；

（b）由題知：
I==0.3A，
即：=0.3A，
∴硬電阻絲連入電路的電阻：R_aP=10Ω，
L_aP=×1cm=0.2cm，
彈簧被拉伸的長度為1cm-0.2cm=0.8cm，
由右圖可知此時的拉力：F′=80N．
故據杠桿的平衡條件知，
F′×5=G×1；故G=400N；
（c）若使測力計拉力的測量范圍變為原來的3倍，使用滑輪組只需3段繩子吊著動滑輪即可，見下圖．

故答案為：（1）乙圖中同學手中的球發生形變，力可以改變物體的形狀；丙圖中的同學將球踢出，力可以改變物體的運動狀態； 丁圖中的同學越過橫桿下落，同學的重力勢能轉化為動能．
（2）現象①：塞子被彈起；原因：筒內氣體膨脹對活塞做功，內能轉化為機械能；現象②：筒口出現白霧；原因：氣體膨脹做功，內能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小液滴；現象③：筒壁發熱；原因：摩擦生熱，機械能轉化為內能，使其內能增大，溫度升高．
（3）①100N；②（a）如上圖所示；（b）400；（c）如上圖所示．
點評：（1）這類題目可以從力的作用效果角度分析，即力可以改變物體的形狀、力可以改變物體的運動狀態；
（2）改變物體內能的方式有兩種，一是做功，二是熱傳遞，兩種方式改變物體的內能是等效的；
（3）能否通過左圖準確判斷定值電阻R與可變電阻R_aP的電路關系，求出滑片在不同位置時彈簧被拉抻的長度，通過右圖轉化成拉力大小是本題的解題關鍵．