深度学习弹簧测力计

杨小伟

弹簧测力計是通过力的作用效果显示所受拉力的大小。进而测量相应重力、摩擦力等力大小的基本工具，在初中物理学习中使用率相当高。同学们在学习使用弹簧测力计时。只有掌握其原理和构造，了解其使用方法及注意事项等，方可达到触类旁通、事半功倍的效果。

弹簧测力计的原理和构造

通过实验我们可以发现弹簧测力计的原理可定性描述为“在弹性限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长”，定量描述为“在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比”，同学们在对弹簧测力计原理的定量描述理解时要注意以下三个方面：

1.“在弹性限度内”是指弹簧的弹性有一定的限度。如果拉动弹簧的外力过大，那么弹簧的伸长量与拉力的大小将不成正比关系，拉力撤销后。弹簧也不能恢复到原长。这是原理成立的前提条件。

2.“伸长量”是指弹簧在受力被拉动后的总长度与自然状态下弹簧长度的差值，此时将对弹簧拉力的大小转换为对弹簧伸长长度的测量。

3.“弹簧的伸长量与受到的拉力成正比”，这一规律保证了弹簧测力计的刻度在弹性限度内是均匀的，另外，我们在叙述一个物理量与另一个物理量成某种关系时，应注意因果关系，即结果与原因成某种关系，譬如弹簧受到拉力才出现了伸长量，即伸长量（果）与拉力（因）成正比。

弹簧测力计的主要构件有弹簧、挂钩、指针、吊环和刻度盘五个部分，如图1所示，其中弹簧上端的吊环与刻度盘同定相连。

例 小明在实验室用图2所示装置探究弹簧弹力和弹簧伸长量之间的关系。

（1）使弹簧伸长的力是（填“弹簧对钩码的拉力”或“钩码对弹簧的拉力”）：请你帮小明完成表1。其中未填写的一项栏目名为“____”；请你根据表1中的数据，在图3中作出“弹簧的伸长量与拉力关系”图象。

（2）通过实验现象可知，在弹性限度内，弹簧是_______（填“均匀”或“不均匀”）伸长的。由图象可得出定量结论：_______。

（3）根据力的作用效果可以对力的大小进行测量。弹簧测力计能够测量力的大小。利用的是_______（填字母符号）。

A.力可以改变弹簧的形状

B.力可以改变弹簧运动的方向

C.力可以改变弹簧运动的快慢

（4）小明又选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试。绘制出如图4所示的图象，小明准备自己动手制作弹簧测力计，若要制作量程较大的测力计，则应选用弹簧_______；若要制作精确度较高的弹簧测力计，则应选用弹簧_______。（均填“甲”或“乙”）

（5）如图5所示，小明在用已调零的弹簧测力计测量一物体所受的重力时，误将物体挂在了吊环上，当物体静止时，弹簧测力计的读数是4N，则物体所受的重力_______（填“大于”“等于”或“小于”）4N。

解析：（1）钩码对弹簧有拉力才使弹簧伸长；本实验中探究的是弹簧伸长量与所受拉力的关系，所以表1空白处要填入“弹簧伸长量△L/cm”；我们可利用描点作图法大致作出图象，如图6所示。（2）实验发现，在弹性限度内，每增加1N的力，弹簧伸长量增加0.8cm。即弹簧是均匀伸长的：从图象可以看出，在弹性限度内，图象为一条过原点的线段，即弹簧的伸长量与所受拉力成正比关系。在叙述关系时同学们要注意，是结果与原因成正比关系。（3）力可以改变物体的形状，相应地通过物体形状改变也可以说明力的存在。（4）量程大是指所测拉力最大值较大，由图4可知，乙弹簧在弹性限度内所测拉力可达8N，大于甲弹簧所测拉力的最大值4N；精确程度较高是指在同样大小的力的作用下，弹簧的伸长量更长。更便于细分。（5）弹簧测力计的弹簧上端与刻度盘固定相连，倒置使用时，挂上物体后示数为物体和外壳所受的总重力。

答案：（1）钩码对弹簧的拉力 弹簧伸长量△L/cm 如图6所示。 （2）均匀 在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受拉力成正比 （3）A （4）乙 甲 （5）小于

弹簧测力计的使用方法及注意事项

与其他测量工具使用相似，弹簧测力计使用注意事项也分为使用前、使用时和读数时。

使用前：应观察量程，根据估计待测力的大小选择合适的弹簧测力计。认清分度值，便于快速准确读数。观察指针是否归零。未归零应在相应测力方向上调节刻度板使指针归零，并来回拉动几下以免使用时卡壳。若水平使用，则在水平方向调零；若竖直使用，则在竖直方向调零：若倒置使用，则倒置后调零。

使用时：手提吊环，确保拉力与弹簧伸长方向一致，使指针和外壳无摩擦，所拉物体静止或做匀速直线运动时读数更方便稳定。

读数时：视线须与刻度盘垂直，记录数据要记录数字和单位。

学即用，练一练：

（2023·贵州，改编）图7为小姝测量物块所受重力的示意图，请回答下列问题：

（1）测量前应先观察______和分度值，并对弹簧测力计在______方向上进行调零。

（2）你觉得小理测量物块所受重力时的操作是否合适，为什么？

参考答案：（1）量程 竖直 （2）不合适，测量物体所受重力时，应手提吊环，使弹簧测力计自然下垂，保证弹簧伸长方向与所受拉力方向一致。