刘娜

大家还记得沉香劈山救母的传说吗.

位于中国陕西省西岳华山西峰顶上，有一块十余丈长的巨石被齐茬茬地劈开（如图1），巨石旁边插着一把七尺高、质量约300kg的月牙铁斧，相传这就是当年沉香劈山救母的地方，巨石叫“斧劈石”，铁斧叫“开山斧”.大家设想一下，需要多大的力才能把这十余丈长的巨石劈开呢？我们用什么测量工具来测量这么巨大的力呢？

测量力的大小的工具叫作测力计.生活中常用的测力计有握力计、拉力计、托盘秤等，而初中力学中常用的测量力的大小的工具叫弹簧测力计.

下面，我们从弹簧测力计的结构、原理和使用三方面来认识弹簧测力计.

1.弹簧测力计的结构

弹簧测力计一般由吊环、弹簧、指针、刻度盘和挂钩组成，如图2所示.

图3是实验室中常用的几种弹簧测力计，虽然它们的形状、指示刻度的方式各有不同，但是基本结构是相同的，使用方法也是相同的.

2.弹簧测力计的制作原理

将物体挂在弹簧测力计的挂钩下，为何指针所指的数值就代表了物体对弹簧测力计的拉力大小呢？

我们知道，弹簧可以被拉长，而且在弹性限度内去掉外力后可以恢复到原来的长度.弹簧测力计就是根据这个原理制成的：在弹簧的弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长.研究发现，弹簧的伸长量和所受到的拉力成正比。因此，利用弹簧的伸长量可以量度力的大小，

相反，弹簧也可以被压缩.而且在弹性限度内去掉外力后也可以恢复到原来的长度.所以，在弹性限度内，当弹簧受到的压力越大时，弹簧的压缩量也会越大.因此，利用弹簧的压缩量也可以量度力的大小.图4所示的托盘秤就是应用这一原理制成的，

例1 如图5所示是小刚同学用一根带指针的弹簧、一块硬纸板、一个挂钩自制的一个弹簧测力计，要在自制的弹簧测力计上标出刻度值，还需要补充的器材是：____.

解析：由弹簧测力计的构造可知，弹 图5簧测力计由吊环、弹簧、指针、刻度盘和挂钩组成.而题目中给出的自制弹簧测力计上只缺少刻度盘.刻度盘的刻度是由于弹簧受外力伸长而在盘上标注出的数值，例如在弹簧的挂钩没有受到拉力时，指针所在的位置标注为0；当弹簧受到拉力的作用时，弹簧伸长，在指针所指的位置上标注所受的拉力大小.在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量和所受到的拉力成正比，所以弹簧测力计的刻度是均匀的，在自制弹簧测力计的过程中，可以选所受重力相同的钩码作为外力，用刻度尺记录并均分刻度，用笔画出刻线.

答案：几个质量相同的钩码、刻度尺、笔

3.弹簧测力计的使用

正确使用弹簧测力计是一项基本的物理实验技能.我们分别从使用前、使用中和使用后三方面来介绍如何正确使用弹簧测力计.

使用前.首先要观察弹簧测力计的零刻度线位置、量程、分度值.加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值.否则会损坏弹簧测力计.所以.最好能对被测量值进行预先估测，选择合适量程的弹簧测力计对其进行测量.然后，沿弹簧的轴线方向.轻轻来回拉动挂钩几次，放手后，观察指针是否能回到原来指示的位置，以检查指针、弹簧和外壳之间是否有过大的摩擦.再有，观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度线的位置，如果不是，则需先调零，再使用，

在使用弹簧测力计测量力的大小时，拉力的方向应沿弹簧的轴线方向.以免挂钩与外壳之间产生过大的摩擦.需要注意的是，不可用力猛拉弹簧，或让弹簧测力计长久受力，否则会损坏弹簧测力计，当弹簧测力计的挂钩挂有物体时，要等指针所指的示数稳定后再读数：读数时，视线应与指针对应的刻度线垂直.当需要对测量结果进行记录时，记得要在数值后面写上单位，

在用弹簧测力计测量完力的大小后.需要调节弹簧测力计.使指针对齐零刻度线，既是对弹簧测力计的保护.也是方便下一次测量.

例2 如图6所示的弹簧测力计.量程是____N，分度值是___N，加在弹簧测力计下端的拉力为

N.弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧的___填“长度”或“伸长量”就越长的原理制成的.

解析：图6所示的弹簧测力计的最大示数是5N，所以弹簧测力计的量程为0～5N.0—1N之间有5个小格，每个小格代表0.2N，即弹簧测力计的分度值为0.2N.指针在“1”后的第4个小格处.所以弹簧测力计的示数为lN+4x0.2N=1.8N.弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量越长的原理制成的.

答案：0—5 0.2 1.8伸长量

例3小华在课外探究弹簧的长度跟所受外力的关系时，记录了相应的实验数据，如表1所示.（1）这项研究在实际中的应用是___.

（2）分析实验数据你可得到的结论是____.

（3）用该弹簧所制测力计的测量范围是___N.

（4）当拉力是25N时，弹簧的伸长量是___cm.

解析：（1）此题是通过实验采集数据，通过分析归纳得出弹簧测力计的测力原理的.相关知识点有：①研究弹簧的长度跟所受外力的关系，其在实际中的应用是弹簧测力计；②弹簧的弹性限度就是弹簧测力计的测量范围；③在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比.

（2）分析实验数据可得拉力为0时，弹簧的长度为2cm；拉力为10N时，弹簧的长度为3cm，伸长量为1cm； -直到拉力为40N时，弹簧的长度为6cm，伸长量为4cm.在该范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比.拉力大于40N时，弹簧的伸长量不再与拉力成正比关系.

（3）由表1中的数据可知，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比的范围是在0—40N，因此用该弹簧所制测力计的测量范围是0—40N.

（4）根据该比例关系，当拉力是25N时，弹簧的伸长量是2.5cm.

答案：（1）弹簧测力计 （2）在弹性限度范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比 （3）0～40（4）2.5

学即用，练一练：

1.用手将弹簧测力计拉长，越拉越费力，是冈为（）.

A.力是物体对物体的作用，物体间力的作用是相互的

B.因为人是受力的物体，所以感到费力

C.弹簧越来越紧，阻力大，拉起来费力

D.弹簧的伸长量越大，所需拉力越大

2.下列关于弹簧测力计的弹簧长度的说法.正确的是（）.

A.弹簧测力计的弹簧较长.它所受的拉力就较大

B.弹簧测力计的弹簧伸长量越大，它所受的拉力就越大

C.不同的测力计，示数大的测力计的弹簧长度一定比示数小的测力计的弹簧长度长

D.量程大的弹簧长度一定比量程小的弹簧长度长

参考答案：1.D

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