Question

（1）为迎接2008年奥运会，加强全民健身运动，增强体质，学校为同学们开展了丰富多彩的体育锻炼活动，下图是几位同学正在进行运动的情景，请你观察此情景，找出与同学们的运动有关的两个物理现象，并指出每个物理现象对应的物理知识．（不与示例重复）

示例：
物理现象：甲图中同学举着杠铃静止不动
物理知识：杠铃所受的重力和人对杠铃的支持力平衡
物理现象1．

乙图中同学手中的球发生形变

；
物理知识：

力可以改变物体的形状

．
物理现象2．

丙图中的同学将球踢出

；
物理知识：

力可以改变物体的运动状态

．
（2）如图所示，在薄壁金属圆筒内注入少量乙醚，塞上塞子，用一根绳子在金属圆筒外壁缠绕1～2圈，然后按图中箭头所指的方向来回拉动绳子．

①可能会发生的现象是：

塞子被弹起

．
②发生上述现象的原因是：

筒内气体膨胀对活塞做功，内能转化为机械能

．
（3）小陈同学所在的物理兴趣小组，利用所学知识设计了一个简易电子拉力计，图甲是其原理图，该装置中电流表的示数可以显示拉力的大小．他们最初选用的主要器材及其规格是：
A．电池组（能够提供6V恒定不变的电压）
B．电流表（量程为0～0.6A）
C．定值电阻Ro（电阻为10Ω）
D．硬电阻丝R（长度为lcm，总电阻为50Ω，电阻随长度均匀变化；滑片P与R接触良好且摩擦不计）
E．硬质弹簧（导电性能良好，电阻不计；能承受的最大拉力是150N，当拉力小于150N时，其伸长量△l与所受拉力F的关系图线如图乙．
①该拉力计能够测量出的最大拉力是

100

N．
②为了增大拉力的测量范围，小陈他们又找来了如图丙所示的一个定滑轮和一个杠杆，另有线若干．
（a）小陈他们已安装好定滑轮，请你用杠杆在图丁的虚线框中进行适当的连接，并画出拉环的位置，使测力计拉力的测量范围变为原来的5倍（若需要文字说明，请写在图丁右边的横线上，注杠杆重不计，摩擦不计．）
（b）在你新设计的拉力计中，电流表表盘上0.3A处应标

400

N．
（c）为了使测力计拉力的测量范围变为原来的3倍，你还可以用什么样的简单机械代替本题中的杠杆，并将弹簧连线后的简单机械及拉环用图画在下面的虚线框里．

Answer 1

分析：（1）解决本题的关键是掌握力的作用效果：力可以改变物体的形状、力可以改变物体的运动状态．
（2）拉动绳子对金属管做功，属于物休对内做功，机械能转化为内能；看到塞子被弹起，属于对外做功，内能转化为机械能．
（3）①由左图得出当滑片被拉至b端时，拉力最大，此时弹簧被拉伸1cm，从图乙读出拉力大小；
②（a）选用杠杆，如图，支点为B，移动拉环知C点，使AB=5AC，可以使测力计拉力的测量范围变为原来的五倍；
（b）知道电流表示数为0.3A，利用欧姆定律求出硬电阻丝连入电路的电阻，求出aP的长LaP，即弹簧被拉伸的长度，从右图找出对应的拉力大小，在据杠杆的平衡条件可计算出此时在C点所加的力，即电流表表盘的示数．
（c）从滑轮组的角度来考虑分析即可判断．

解答：解：（1）仔细观察图画，每个图中物理现象都蕴含着物理知识，比如：
物理现象：乙图中同学手中的球发生形变，
物理知识：力可以改变物体的形状； 
物理现象：丙图中的同学将球踢出，
物理知识：力可以改变物体的运动状态； 
物理现象：丁图中的同学越过横杆下落，
物理知识：同学的重力势能转化为动能．
（2）现象①：塞子被弹起；原因：筒内气体膨胀对活塞做功，内能转化为机械能．
现象②：筒口出现白雾；原因：气体膨胀做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小液滴．
现象③：筒壁发热；原因：摩擦生热，机械能转化为内能，使其内能增大，温度升高．
说明：现象合理即可得分．
（2）①由题干左图可知，
当滑片被拉至b端时，拉力最大，此时弹簧被拉伸1cm，
由图乙可知此时的拉力：F=100N；
②（a）杠杆的A端通过定滑轮接在弹簧的右端，移动拉环知C点，使AB=5AC，杠杆A端对弹簧的拉力为对拉环拉力的15，使测力计拉力的测量范围变为原来的五倍；

（b）由题知：
I=

U

R0+RaP

=0.3A，
即：

6V

10Ω +RaP

=0.3A，
∴硬电阻丝连入电路的电阻：R_aP=10Ω，
L_aP=

10Ω

50Ω

×1cm=0.2cm，
弹簧被拉伸的长度为1cm-0.2cm=0.8cm，
由右图可知此时的拉力：F′=80N．
故据杠杆的平衡条件知，
F′×5=G×1；故G=400N；
（c）若使测力计拉力的测量范围变为原来的3倍，使用滑轮组只需3段绳子吊着动滑轮即可，见下图．

故答案为：（1）乙图中同学手中的球发生形变，力可以改变物体的形状；丙图中的同学将球踢出，力可以改变物体的运动状态； 丁图中的同学越过横杆下落，同学的重力势能转化为动能．
（2）现象①：塞子被弹起；原因：筒内气体膨胀对活塞做功，内能转化为机械能；现象②：筒口出现白雾；原因：气体膨胀做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小液滴；现象③：筒壁发热；原因：摩擦生热，机械能转化为内能，使其内能增大，温度升高．
（3）①100N；②（a）如上图所示；（b）400；（c）如上图所示．

点评：（1）这类题目可以从力的作用效果角度分析，即力可以改变物体的形状、力可以改变物体的运动状态；
（2）改变物体内能的方式有两种，一是做功，二是热传递，两种方式改变物体的内能是等效的；
（3）能否通过左图准确判断定值电阻R₀与可变电阻R_aP的电路关系，求出滑片在不同位置时弹簧被拉抻的长度，通过右图转化成拉力大小是本题的解题关键．