彈簧測(cè)力計的(de)原理及(jí)使用
一(yi)、彈簧測(cè)力計的(de)構造
彈(dan)簧測力(lì)計主要(yao)由彈簧(huang)、秤鈎、指(zhǐ)針和刻(ke)度盤組(zu)成.(見圖(tu)1)
二、彈簧(huang)測力計(ji)的原理(li)
拉彈簧(huáng)用的力(li)越大，彈(dan)簧伸長(zhang)得越長(zhang).這與力(li)的作用(yong)效果♉（一(yī)是改變(biàn)物體的(de)形狀；二(er)是改變(biàn)物體的(de)運動狀(zhuang)态）中的(de)第一點(dian)是符合(hé)的，即使(shi)用在物(wu)體上的(de)㊙️外力越(yue)大，物體(ti)🐕的形變(bian)🐅就越大(dà).
例1某同(tong)學研究(jiū)彈簧的(de)伸長與(yǔ)拉力的(de)關系，實(shí)驗數據(jù)如下表(biao)：
分析以(yi)上記錄(lù)的數據(jù)後，能得(dé)出的結(jié)論
是：.
解(jiě)析從數(shu)據中可(ke)以看出(chū)拉力大(da)小由0．49N增(zēng)大到0．98N，變(biàn)成🛀2倍，彈(dàn)㊙️簧的伸(shen)長也由(yóu)2cm增大到(dào)4cm，變成2倍(bei)；同樣由(you)0．49N到1．47N，增大(da)到3倍，伸(shen)長也由(you)2cm到6cm，增大(dà)到📱3倍；依(yī)此類推(tuī)，可以得(dé)出，拉力(lì)增大🏒到(dào)幾倍，彈(dàn)簧的伸(shēn)長就❗增(zēng)大到🧑🏾🤝🧑🏼幾(ji)倍，即彈(dàn)簧伸長(zhǎng)的長度(dù)與它受(shou)到的拉(la)力😍成正(zheng)比.
這裡(lǐ)的伸長(zhang)是指現(xiàn)長度與(yu)原長(不(bú)用任何(hé)力時的(de)長度)的(de)差，切不(bu)可與彈(dan)簧長度(du)混為一(yī)談.
三、彈(dan)簧測力(lì)計使用(yong)前的注(zhu)意點
1.觀(guān)察量程(cheng)，即測量(liàng)範圍，如(rú)圖1所示(shì)彈簧測(cè)力計的(de)量程為(wéi)5N，使💜用前(qián)要估測(ce)所測力(lì)的大小(xiao)，被測的(de)力不能(néng)🌈超過彈(dàn)簧測力(li)❄️計的量(liang)程，否則(zé)會損壞(huài)彈簧測(ce)力計.
2．觀(guān)察彈簧(huang)測力計(ji)的分度(dù)值，即最(zuì)小兩個(gè)刻度間(jian)所表🐇示(shi)的數值(zhí)，了解分(fen)度值的(de)大小，有(you)利于正(zheng)确讀數(shù).如圖1，彈(dan)簧💰測力(li)計的分(fen)度值為(wéi)0．2N.
3．觀察指(zhi)針是否(fou)指在零(líng)刻度線(xian)，若不在(zài)，應調零(líng)，否則測(cè)量結果(guo)📧不準确(què).如圖2(d)，不(bu)用任何(he)力時指(zhǐ)針在零(ling)刻度值(zhí)下方，測(cè)量後讀(du)⭕數時就(jiù)将指針(zhen)上方的(de)一段值(zhi)讀進去(qù)了，導緻(zhì)測量結(jie)果偏大(da).
4．使用彈(dan)簧測力(lì)計之前(qian)，應輕輕(qing)來回拉(la)動挂鈎(gōu)幾次，目(mù)的🏃🏻♂️是看(kàn)彈簧是(shi)否跟外(wai)殼相碰(peng)、摩擦，是(shi)否有不(bu)靈活的(de)現象.
四(si)、彈簧測(ce)力計使(shi)用過程(chéng)中的注(zhù)意點
1.無(wú)論彈簧(huáng)測力計(ji)是豎放(fang)、橫放、斜(xié)放，彈簧(huáng)的軸線(xiàn)與所測(ce)力的方(fāng)向都要(yao)一緻，彈(dàn)簧、秤鈎(gōu)不能和(hé)外殼産(chǎn)生摩擦(cā)，否則結(jié)果就會(huì)不準确(que).
2.觀察時(shí)視線要(yao)與刻度(du)盤垂直(zhi).
3.讀數時(shi)，指針往(wang)往不一(yi)定正好(hao)指在某(mou)一刻度(du)線上，粗(cū)🌍略測量(liang)時，靠近(jin)哪條線(xian)，就讀那(na)條線的(de)數值，初(chu)中物理(lǐ)測量♋長(zhǎng)度需記(ji)錄到分(fèn)度值的(de)下一位(wei)，即必須(xu)✨估測一(yī)位，其他(tā)如質量(liàng)💁、時間、溫(wen)度、力、電(dian)壓、電流(liu)等估‼️測(cè)不作要(yao)🚶♀️求.
例2如(ru)圖2所示(shi)，關于彈(dan)簧測力(li)計的使(shi)用，圖中(zhong)正确的(de)是（）.
解析(xī)B圖手拉(lā)挂鈎時(shí)向上拉(la)，由于彈(dàn)簧測力(lì)計自身(shēn)的重㊙️力(lì)，未拉🏒之(zhi)前彈簧(huang)先伸了(le)一點而(ér)使測量(liàng)結果偏(piān)大；C圖力(li)的方向(xiang)沒有與(yu)彈簧軸(zhóu)線方向(xiàng)一緻；D圖(tú)測力前(qian)沒有先(xiān)調零.
所(suo)以A正确(que).
例3一位(wei)同學在(zai)自制彈(dàn)簧測力(li)計前，取(qu)某一規(gui)格的彈(dàn)簧來做(zuò)實驗，記(jì)錄數據(jù)如下：
（1）分(fèn)析這些(xiē)數據可(kě)以得出(chu)什麼結(jié)論?
（2）用這(zhe)種規格(ge)的彈簧(huang)做彈簧(huáng)測力計(ji)，它的測(cè)量範圍(wéi)是多大(da)?
（3）用這種(zhong)規格的(de)彈簧做(zuò)成的彈(dàn)簧測力(lì)計，在原(yuán)長100mm處定(ding)為零刻(ke)度，以後(hòu)每伸長(zhang)5mm劃一刻(kè)度，标記(jì)為1、2、3……，且将(jiāng)相☂️鄰的(de)兩個刻(ke)度間均(jun1)勻分成(cheng)5小格，則(ze)該彈簧(huáng)測力計(jì)的分度(dù)值為多(duo)少?
解析(xi)100mm是拉力(lì)為零時(shí)的原長(zhang)，每增加(jia)1N，彈簧伸(shen)長量增(zēng)加5mm，在5N以(yǐ)後，沒有(you)這個規(gui)律，所以(yi)本題解(jie)法如下(xià)：
（1）分析這(zhè)些數據(jù)得出的(de)結論是(shi)：在一定(ding)範圍内(nèi)，彈簧的(de)伸長跟(gen)所受拉(la)力成正(zheng)比（一定(ding)要強調(diào)“在一定(dìng)範圍内(nèi)”）；
（2）測量範(fan)圍是0～5N；
（3）每(měi)伸長5mm劃(hua)一刻度(du)，即每增(zeng)加1N劃一(yi)刻度，又(yòu)在相鄰(lín)兩個刻(ke)度間均(jun1)勻分成(chéng)5小格，每(mei)小格是(shì)0．2N，所以分(fen)度值是(shì)0．2N.
這是一(yi)道對能(neng)力要求(qiu)較高的(de)實驗題(tí)，考查了(le)彈簧測(ce)力計的(de)制作原(yuán)理及怎(zěn)樣使用(yong)彈簧測(cè)力計的(de)有關知(zhī)識.
例4如(ru)圖1所示(shi)的彈簧(huáng)測力計(ji)，用十分(fen)簡潔的(de)文字為(wei)🏒它寫一(yi)份使用(yòng)說明書(shū).
解析這(zhe)是一條(tiáo)小綜合(hé)的簡答(da)題，考查(cha)識圖能(neng)力及正(zhèng)确‼️使用(yong)彈簧測(cè)力計的(de)知識，并(bìng)且學會(huì)用物理(li)術語十(shi)分簡潔(jié)地寫一(yi)份儀器(qì)使用說(shuo)明書.首(shǒu)先要能(neng)㊙️夠根據(jù)圖示知(zhī)道這隻(zhi)👌彈簧測(cè)力計的(de)測量範(fàn)圍、分度(du)值，其次(ci)❄️要知道(dao)彈簧測(cè)力計的(de)作用，這(zhè)是一道(dao)開✨放性(xìng)題目.
參(cān)考答案(an)如下：
使(shǐ)用彈簧(huáng)測力計(jì)，最大測(ce)量值不(bú)能超過(guo)5N；
使用前(qian)要将指(zhi)針調在(zai)零刻度(du)線上，即(jí)調零；
彈(dan)簧測力(lì)計使用(yòng)前首先(xiān)要輕輕(qīng)來回拉(la)動幾下(xia)；
測量力(li)時，要使(shi)彈簧測(cè)力計内(nei)彈簧伸(shen)長方向(xiang)跟所測(cè)🌈力的方(fāng)向在一(yi)條直線(xian)上.
例5小(xiao)明同學(xué)做實驗(yàn)時，在豎(shù)直懸挂(guà)的彈簧(huang)下加鈎(gou)😘碼探究(jiu)彈簧的(de)伸長量(liang)與彈簧(huang)所受拉(la)力的關(guān)系，下表(biao)是小強(qiang)同學的(de)實☂️驗數(shu)💔據(在一(yī)定範圍(wei)内).
(1)請你(ni)幫小明(ming)完成上(shàng)表的空(kōng)白處；
(2)在(zai)坐标圖(tú)3中畫出(chū)彈簧的(de)伸長量(liang)與彈簧(huáng)受到拉(la)力大小(xiǎo)🧡的關系(xì)圖；
(3)請你(ni)說明彈(dan)簧測力(lì)計上相(xiang)鄰兩刻(kè)度線間(jiān)的距離(lí)🔅為什🚶麼(me)總是相(xiàng)等的？
解(jiě)析第(1)小(xiǎo)題中，要(yao)求我們(men)填出伸(shēn)長量，而(ér)伸長量(liang)是🏃🏻♂️現在(zai)🤩的📞長度(du)與原長(zhang)之差，由(you)表中可(kě)知當彈(dàn)簧受到(dao)💘的拉力(lì)為零時(shí)，得到原(yuán)長為6．0cm，這(zhè)樣由左(zuǒ)向右的(de)四空中(zhong)分别是(shì)8．4cm-6．0cm=2．4cm、9．6cm-6．０cm=3．6cm、10．8cm-6．０cm=4．8cm、12．０cm-6．０cm=6．０cm.
第(2)小題(tí)中，根據(ju)實驗數(shù)據表先(xiān)描點然(ran)後用平(ping)滑曲線(xiàn)将這些(xie)點連接(jiē)起來，作(zuò)圖如圖(tú)4.
第(3)小題(tí)中，因每(mei)相鄰兩(liang)刻度線(xiàn)所代表(biao)的力的(de)大小是(shi)一樣的(de)，而彈簧(huáng)伸長的(de)長度與(yǔ)它受到(dao)的拉力(lì)成正比(bǐ)，所以每(mei)相⭐鄰兩(liǎng)刻度間(jiān)的間距(ju)一定是(shi)相等的(de).
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