巧用弹簧测力计

孙金霞

弹簧测力计是实验室常用的仪器，是利用了弹簧受力发生形变的原理来测量力的大小的。通过创新，我们还可以扩展弹簧测力计其他方面的应用。

一、弹簧测力计用作液体密度计

例1 某课外兴趣小组，将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后，用如图1所示的弹簧测力计称重，记录了如下数据。

经过分析，小亮同学发现弹簧测力计的示数与液体的密度存在一定的规律，于是他将弹簧測力计和小桶改装成了一个液体密度计。使用时，只需将小桶装满待测液体，就可以从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度。请简要写出改制的方法。

解析：首先，弹簧测力计示数F由小桶本身重力G桶及所盛液体G液 = ρ液gV桶两部分组成，即F = G桶 + G液 = G桶 + ρ液gV桶，根据已知条件和表格中数据可列以下方程：1.6 N = G桶  + 0.8 × 103 kg/m3 gV桶，2.0 N = G桶 + 1.2 × 103  kg/m3 gV桶，可得：G桶 = 0.8 N，V桶 = 10 -4 m3，此时关键在于刻度的标注，当ρ液 = 0时，F = 0.8 N，即拉力为0.8 N的数值处就作为液体密度计的零刻度。当F = 1 N时标注ρ液 = 0.2 g/cm3，当F = 1.2 N时标注ρ液 = 0.4 g/cm3，依次类推，因弹簧测力计的量程为F = 5 N，这时应标注ρ液 = 4.2 g/cm3。

二、弹簧测力计用作计数器

例2 为了分出一定数量的大头针，现用电磁铁和弹簧测力计来解决这个问题。请写出改造方法，并简单介绍使用方法。

解析：将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上，如图2所示，用电磁铁吸引大头针，在弹簧测力计的刻度盘上用大头针的个数重新标度，做成直接测量大头针个数的计数装置。

刻度盘改造方法：将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上，在此时指针指示的位置上标注零刻度，然后用电磁铁吸引10个（或其他数量）的大头针，标注此时弹簧测力计的刻度为10（个），逐渐增加大头针的数量到20个，30个，40个……分别在弹簧测力计的刻度上标注20（个），30（个），40（个）等刻度值（标注的最大刻度值不超过原弹簧测力计最大刻度的位置）。

使用方法：可用新制造的称量工具直接称量出整十数量的大头针个数，具体方法为：可增减大头针的个数使指针指到所需的个数上，若所需要的大头针个数太多，也可用新制作的称量工具分几次称量出所需要的大头针个数。