Question

（1）為迎接2008年奧運(yùn)會(huì)，加強(qiáng)全民健身運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)體質(zhì)，學(xué)校為同學(xué)們開(kāi)展了豐富多彩的體育鍛煉活動(dòng)，下圖是幾位同學(xué)正在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的情景，請(qǐng)你觀(guān)察此情景，找出與同學(xué)們的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的兩個(gè)物理現(xiàn)象，并指出每個(gè)物理現(xiàn)象對(duì)應(yīng)的物理知識(shí)．（不與示例重復(fù)）

示例：
物理現(xiàn)象：甲圖中同學(xué)舉著杠鈴靜止不動(dòng)
物理知識(shí)：杠鈴所受的重力和人對(duì)杠鈴的支持力平衡
物理現(xiàn)象1．

乙圖中同學(xué)手中的球發(fā)生形變

；
物理知識(shí)：

力可以改變物體的形狀

．
物理現(xiàn)象2．

丙圖中的同學(xué)將球踢出

；
物理知識(shí)：

力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

．
（2）如圖所示，在薄壁金屬圓筒內(nèi)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(lái)回拉動(dòng)繩子．

①可能會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象是：

塞子被彈起

．
②發(fā)生上述現(xiàn)象的原因是：

筒內(nèi)氣體膨脹對(duì)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

．
（3）小陳同學(xué)所在的物理興趣小組，利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易電子拉力計(jì)，圖甲是其原理圖，該裝置中電流表的示數(shù)可以顯示拉力的大小．他們最初選用的主要器材及其規(guī)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(zhǎng)度為lcm，總電阻為50Ω，電阻隨長(zhǎng)度均勻變化；滑片P與R接觸良好且摩擦不計(jì)）
E．硬質(zhì)彈簧（導(dǎo)電性能良好，電阻不計(jì)；能承受的最大拉力是150N，當(dāng)拉力小于150N時(shí)，其伸長(zhǎng)量△l與所受拉力F的關(guān)系圖線(xiàn)如圖乙．
①該拉力計(jì)能夠測(cè)量出的最大拉力是

100

N．
②為了增大拉力的測(cè)量范圍，小陳他們又找來(lái)了如圖丙所示的一個(gè)定滑輪和一個(gè)杠桿，另有線(xiàn)若干．
（a）小陳他們已安裝好定滑輪，請(qǐng)你用杠桿在圖丁的虛線(xiàn)框中進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，并畫(huà)出拉環(huán)的位置，使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的5倍（若需要文字說(shuō)明，請(qǐng)寫(xiě)在圖丁右邊的橫線(xiàn)上，注杠桿重不計(jì)，摩擦不計(jì)．）
（b）在你新設(shè)計(jì)的拉力計(jì)中，電流表表盤(pán)上0.3A處應(yīng)標(biāo)

400

N．
（c）為了使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，你還可以用什么樣的簡(jiǎn)單機(jī)械代替本題中的杠桿，并將彈簧連線(xiàn)后的簡(jiǎn)單機(jī)械及拉環(huán)用圖畫(huà)在下面的虛線(xiàn)框里．

Answer 1

分析：（1）解決本題的關(guān)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)．
（2）拉動(dòng)繩子對(duì)金屬管做功，屬于物休對(duì)內(nèi)做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；看到塞子被彈起，屬于對(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（3）①由左圖得出當(dāng)滑片被拉至b端時(shí)，拉力最大，此時(shí)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(diǎn)為B，移動(dòng)拉環(huán)知C點(diǎn)，使AB=5AC，可以使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的五倍；
（b）知道電流表示數(shù)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(zhǎng)LaP，即彈簧被拉伸的長(zhǎng)度，從右圖找出對(duì)應(yīng)的拉力大小，在據(jù)杠桿的平衡條件可計(jì)算出此時(shí)在C點(diǎn)所加的力，即電流表表盤(pán)的示數(shù)．
（c）從滑輪組的角度來(lái)考慮分析即可判斷．

解答：解：（1）仔細(xì)觀(guān)察圖畫(huà)，每個(gè)圖中物理現(xiàn)象都蘊(yùn)含著物理知識(shí)，比如：
物理現(xiàn)象：乙圖中同學(xué)手中的球發(fā)生形變，
物理知識(shí)：力可以改變物體的形狀； 
物理現(xiàn)象：丙圖中的同學(xué)將球踢出，
物理知識(shí)：力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 
物理現(xiàn)象：丁圖中的同學(xué)越過(guò)橫桿下落，
物理知識(shí)：同學(xué)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
（2）現(xiàn)象①：塞子被彈起；原因：筒內(nèi)氣體膨脹對(duì)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
現(xiàn)象②：筒口出現(xiàn)白霧；原因：氣體膨脹做功，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小液滴．
現(xiàn)象③：筒壁發(fā)熱；原因：摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使其內(nèi)能增大，溫度升高．
說(shuō)明：現(xiàn)象合理即可得分．
（2）①由題干左圖可知，
當(dāng)滑片被拉至b端時(shí)，拉力最大，此時(shí)彈簧被拉伸1cm，
由圖乙可知此時(shí)的拉力：F=100N；
②（a）杠桿的A端通過(guò)定滑輪接在彈簧的右端，移動(dòng)拉環(huán)知C點(diǎn)，使AB=5AC，杠桿A端對(duì)彈簧的拉力為對(duì)拉環(huán)拉力的15，使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的五倍；

（b）由題知：
I=

U

R0+RaP

=0.3A，
即：

6V

10Ω +RaP

=0.3A，
∴硬電阻絲連入電路的電阻：R_aP=10Ω，
L_aP=

10Ω

50Ω

×1cm=0.2cm，
彈簧被拉伸的長(zhǎng)度為1cm-0.2cm=0.8cm，
由右圖可知此時(shí)的拉力：F′=80N．
故據(jù)杠桿的平衡條件知，
F′×5=G×1；故G=400N；
（c）若使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的3倍，使用滑輪組只需3段繩子吊著動(dòng)滑輪即可，見(jiàn)下圖．

故答案為：（1）乙圖中同學(xué)手中的球發(fā)生形變，力可以改變物體的形狀；丙圖中的同學(xué)將球踢出，力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 丁圖中的同學(xué)越過(guò)橫桿下落，同學(xué)的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．
（2）現(xiàn)象①：塞子被彈起；原因：筒內(nèi)氣體膨脹對(duì)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；現(xiàn)象②：筒口出現(xiàn)白霧；原因：氣體膨脹做功，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小液滴；現(xiàn)象③：筒壁發(fā)熱；原因：摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使其內(nèi)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(diǎn)評(píng)：（1）這類(lèi)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（2）改變物體內(nèi)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(nèi)能是等效的；
（3）能否通過(guò)左圖準(zhǔn)確判斷定值電阻R₀與可變電阻R_aP的電路關(guān)系，求出滑片在不同位置時(shí)彈簧被拉抻的長(zhǎng)度，通過(guò)右圖轉(zhuǎn)化成拉力大小是本題的解題關(guān)鍵．