弹簧测力计的正确使用与使用中的误区
江苏省泗阳县李口中学沈正中
测量力的大小的工具叫测力计,在实验室常用的测力计是弹簧测力计。
弹簧测力计是初中物理力学中重要的测量工具,正确使用弹簧测力计是物理实验技能的一个基本要求。
新课程标准要求学生通过探究形变大小与外力的关系,领悟弹簧测力计的原理;通过观察和对比,认识弹簧测力计的构造和使用方法;通过实验操作,学会使用弹簧测力计测量力的大小。
但笔者在参加各种培训、实验操作竞赛和深入课堂实验教学等活动中发现,目前还有相当一部分老师对弹簧测力计的使用存在着不可忽视的误区,特别是在弹簧测力计的校零上还存在较大的偏差,因而直接影响学生对这一知识点的理解和应用。
针对这个问题,笔者在此和有关老师、实验员商讨一下“弹簧测力计的正确使用和使用中的误区”,供大家参考。
弹簧测力计的原理是:根据“在一定范围内,弹簧受到的拉力,与弹簧的伸长量成正比”的原理制成。
即在一定范围内,拉力越大,弹簧的伸长越多。
一、弹簧测力计的正确使用
1.观察
①观察量程:即观察弹簧测力计面板上的最大刻度值;
②观察察弹簧测力计分度值(最小刻度):就是弹簧测力计刻度的每一最小格表示多少;
③观察零点并校正:看指针是否指在零位置,如果不是,则应调整到指针的位置,使指针指在零刻度线。
并用已知标准砝码来检查示数是否准确。
2.检查
④检查弹簧测力计的弹簧是否受阻,拉几下弹簧挂钩,看看是否灵活。
3.使用
手拉提钮,沿弹簧的中心轴线方向给弹簧测力计的挂钩施加拉力。
4.注意
⑤使用中尽量避免弹簧、指针、拉杆与刻度板(或外壳)等之间的摩擦.;
⑥待指针稳定后读数,观察指针示数时,视线要正视指针所指的刻度线垂直(即视线垂直刻度线且与刻度线所在的平面垂直);
⑦加在弹簧测力计上的力不能超过它的量程,且不可用力猛拉弹簧测力计或让弹簧测力计长久受力,以免损坏。
二、弹簧测力计使用中的误区
弹簧测力计使用中的误区主要是在校零这一步,大多数老师的校零方法都是:在竖直方向上,手提弹簧测力计提钮,让挂钩自然下垂,看指针是否指在零刻度度线上,若不是,然后直接将指针移至零刻度度线上即可。
还有少部分老师是旋转弹簧下端的金属片来改变弹簧的匝数来校零,或者结合移动指针进行校零。
特别是平板弹簧测力计,因为这样操作很方便。
其实上面的校零方法是错误的,都不能起到真正的校零作用。
我们知道弹簧测力计都有最大量程(最大刻度值)和分度值(最小刻度),我们必须知道他是怎么绘制出来的?它的刻度绘制,基本原理是这样的:首先,它是把挂钩金属杆上面的金属片移至距弹簧下端几匝,其次,手提弹簧测力计提钮,让挂钩自然下垂,在金属杆上端固定指针,并在刻度板上把这点绘制为零刻度线,第三,在挂钩上
挂一定的重物,如5N,指针这时所指的刻度板上的这点绘制为5N刻度线,最后在0—5N之间分为10等分,再把每一等分为5等分。
这样绘制后,这只弹簧测力计的量程为0—5N,分度值(最小刻度)为0.1 N。
因此,弹簧测力计的正确校零方法是:在竖直方向上,手提弹簧测力计提钮,让挂钩自然下垂,在挂钩上挂已知标准砝码来检查示数是否准确(更精确方法是:所挂已知标准砝码是弹簧测力计的最大刻度值),然后旋转弹簧下端的金属片来改变弹簧的匝数,结合移动指针位置进行校零,使得挂已知标准砝码时,指针指在最大刻度值,不挂已知标准砝码时指针指在零刻度线。
另外,需要注意的是对于弹簧测力计挂钩来说,上面的校零是弹簧测力计挂钩受到竖直向下的拉力;当弹簧测力计挂钩受到竖直向上的拉力时,这时除了用上述的方法弹簧测力计挂钩受到竖直向下的拉力后,再在竖直方向上手提挂钩直接将指针下移至零刻度线即可;当弹簧测力计挂钩受到水平方向上的拉力时,同样用上述的方法校零后,再将弹簧测力计水平放置,直接把指针移至零刻度线,然后手拿弹簧测力计的外壳在水平平放,用手指多次弹振弹簧测力计的外壳,使弹簧测力计中的弹簧在水平方向上,减少因秤钩、金属杆的重力作用与外壳之间产生的摩擦力影响而自由地伸展,当指针对准弹簧测力计刻度盘上零刻度线即可;当弹簧测力计挂钩受到其它方向的拉力时,也是这样校零。
综述所述,根据所测力的方向,弹簧测力计的校零分四种,分别是:竖直向下、竖直向上、水平方向和其它方向。
不管用弹簧测力计测那种方向上的力,首先都要在竖直向下的方向上校零,然后再进一步做其它方向上的校零。