细说弹簧测力计调零

李亚子

摘 要：弹簧测力计是初中物理常见的测量工具，可测量各个方向力的大小，但必须进行使用前的校零。教材中给出正立使用的校零方法，那么测其它方向的力该如何校零呢？尤其是倒拉时的情况，笔者结合日常教学的一些心得，谈谈自己的看法。

关键词：弹簧测力计; 校零; 倒拉; 自重; 外壳重

中图分类号：G633.7          文献标识码：A      文章编号：1006-3315（2020）7-015-002

弹簧测力计是初中阶段常用的测量工具，在教学中我们告诉学生弹簧测力计可以测量各个方向的力，但在使用前需校零。教学大纲要求学生掌握正立使用前的调零即可，但在教材相关的实验探究中涉及倒立使用，例如苏科版十一章第一节“探究杠杆平衡条件”和第二节“探究使用定滑轮特点”实验中[1]，都是弹簧测力计倒立使用，那么此种情况下该如何正确使用呢？下面笔者结合在教学中的一些心得，探讨测量不同方向的力该如何正确使用弹簧测力计。

正拉：在正立使用弹簧测力计时，弹簧在指针、拉杆和挂钩的重力作用下向下伸长，指针所指的位置是上述原件所受重力的大小，我们调整刻度盘将此位置规定为零刻度线，这样就规避了弹簧原件对读数的影响[2]。此时弹簧测力计的示数即为物体对挂钩向下的拉力，如图1所示，这种调零方法，是学生要求掌握的。

水平拉：将弹簧测力计水平放置，轻轻来回拉动弹簧几次，使弹簧处于自然伸长状态，调整刻度盘将此时指针位置规定为零刻度线即可。例测滑动摩擦力大小实验，如图2所示。

斜拉：在測量斜向上的拉力时，如图3所示，弹簧在指针、拉杆和挂钩重力的分力作用下会伸长一部分，我们将此时指针位置规定为零刻度线即可，此种情况类似于正拉时的校零。若测量斜向下的拉力时，如何校零呢？我们在下面讨论倒拉情况时一并分析。

倒拉：弹簧测力计倒立使用有两种情况，一种是手持挂钩，物体挂在圆环上，如图4所示，另一种是如图5所示操作方法，下面分别讨论这两种使用方法的调零。

对于图4所示的情况，若将已在正立时调好的弹簧测力计倒立过来，由于外壳自重，指针会向上移动一段距离，所显示数是外壳所受重力大小。在挂上物体之后，指针所指的示数是物重和外壳重之和，故物重等于总重减去外壳重。或可将弹簧测力计倒过来时重新调零，把弹簧外壳的自重规避掉，最后的示数即为物重。

对于图5，由于弹簧测力计自重对实际拉力大小有影响，故情况有些复杂。我们可采用手握外壳向下拉动，如图5-1所示，弹簧测力计自重和手对其向上的静摩擦力是一对平衡力，故外壳的重力不会对拉力产生影响，此时只需将指针调零即可使用。

手拉圆环向下拉动，如图5-2所示，这是我们教材中采用的方法，在“探究使用定滑轮特点”教学过程中，我带领学生进行实验，发现有一部学生测出的拉力小于钩码重力，我当时没有深究其原因，直接告诉学生是实验误差。恰巧今年我们地区青年教师核心素养考试有一个题目就是问这个示数偏小的原因。考完之后，通过查阅资料，受力分析，弹簧测力计对物体向下的拉力应包括两部分，手向下的拉力和其自重。而当时在教学时，是将弹簧测力计倒立过来调零直接使用，因此最后显示的示数仅仅是手向下的拉力[3]。（下转第33页）

那么此种拉法该如何调零呢？将甲乙两个弹簧测力计按照如图6所示的方式悬挂，则甲上显示的示数为乙的重力，再将乙弹簧测力计倒立，指针调整到其自重，再使用，此时实际向下的拉力全部体现在弹簧测力计读数上了，简称“互拉法”[4]。若测量斜向下拉力，方法与此类似，将指针调至其自重xsinθ（θ为斜面倾角）。

以上仅是笔者对弹簧测力计使用的一些浅见，定会存在不足之处，望各位同仁批评指正。

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.义务教育课程标准初中物理九年级教材[M]江苏凤凰科学技术出版社，2013

[2]傅兰芳，陶复桂.弹簧测力计能倒立使用吗[J]中学物理，2014（6）：32-33

[3]张月兰.关于弹簧测力计倒挂法使用的问题探析[J]物理教学探讨，2013（11）：34-35

[4]吉临荣.再谈弹簧测力计使用前的调零[J]中学物理，中学物理，2017（12）：36-39