細說彈簧測力計調零

李亞子

摘 要：彈簧測力計是初中物理常見的測量工具，可測量各個方向力的大小，但必須進行使用前的校零。教材中給出正立使用的校零方法，那么測其它方向的力該如何校零呢？尤其是倒拉時的情況，筆者結合日常教學的一些心得，談談自己的看法。

關鍵詞：彈簧測力計; 校零; 倒拉; 自重; 外殼重

中圖分類號：G633.7? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）7-015-002

彈簧測力計是初中階段常用的測量工具，在教學中我們告訴學生彈簧測力計可以測量各個方向的力，但在使用前需校零。教學大綱要求學生掌握正立使用前的調零即可，但在教材相關的實驗探究中涉及倒立使用，例如蘇科版十一章第一節“探究杠桿平衡條件”和第二節“探究使用定滑輪特點”實驗中[1]，都是彈簧測力計倒立使用，那么此種情況下該如何正確使用呢？下面筆者結合在教學中的一些心得，探討測量不同方向的力該如何正確使用彈簧測力計。

正拉：在正立使用彈簧測力計時，彈簧在指針、拉桿和掛鉤的重力作用下向下伸長，指針所指的位置是上述原件所受重力的大小，我們調整刻度盤將此位置規定為零刻度線，這樣就規避了彈簧原件對讀數的影響[2]。此時彈簧測力計的示數即為物體對掛鉤向下的拉力，如圖1所示，這種調零方法，是學生要求掌握的。

水平拉：將彈簧測力計水平放置，輕輕來回拉動彈簧幾次，使彈簧處于自然伸長狀態，調整刻度盤將此時指針位置規定為零刻度線即可。例測滑動摩擦力大小實驗，如圖2所示。

斜拉：在測量斜向上的拉力時，如圖3所示，彈簧在指針、拉桿和掛鉤重力的分力作用下會伸長一部分，我們將此時指針位置規定為零刻度線即可，此種情況類似于正拉時的校零。若測量斜向下的拉力時，如何校零呢？我們在下面討論倒拉情況時一并分析。

倒拉：彈簧測力計倒立使用有兩種情況，一種是手持掛鉤，物體掛在圓環上，如圖4所示，另一種是如圖5所示操作方法，下面分別討論這兩種使用方法的調零。

對于圖4所示的情況，若將已在正立時調好的彈簧測力計倒立過來，由于外殼自重，指針會向上移動一段距離，所顯示數是外殼所受重力大小。在掛上物體之后，指針所指的示數是物重和外殼重之和，故物重等于總重減去外殼重。或可將彈簧測力計倒過來時重新調零，把彈簧外殼的自重規避掉，最后的示數即為物重。

對于圖5，由于彈簧測力計自重對實際拉力大小有影響，故情況有些復雜。我們可采用手握外殼向下拉動，如圖5-1所示，彈簧測力計自重和手對其向上的靜摩擦力是一對平衡力，故外殼的重力不會對拉力產生影響，此時只需將指針調零即可使用。

手拉圓環向下拉動，如圖5-2所示，這是我們教材中采用的方法，在“探究使用定滑輪特點”教學過程中，我帶領學生進行實驗，發現有一部學生測出的拉力小于鉤碼重力，我當時沒有深究其原因，直接告訴學生是實驗誤差。恰巧今年我們地區青年教師核心素養考試有一個題目就是問這個示數偏小的原因。考完之后，通過查閱資料，受力分析，彈簧測力計對物體向下的拉力應包括兩部分，手向下的拉力和其自重。而當時在教學時，是將彈簧測力計倒立過來調零直接使用，因此最后顯示的示數僅僅是手向下的拉力[3]。（下轉第33頁）

那么此種拉法該如何調零呢？將甲乙兩個彈簧測力計按照如圖6所示的方式懸掛，則甲上顯示的示數為乙的重力，再將乙彈簧測力計倒立，指針調整到其自重，再使用，此時實際向下的拉力全部體現在彈簧測力計讀數上了，簡稱“互拉法”[4]。若測量斜向下拉力，方法與此類似，將指針調至其自重xsinθ（θ為斜面傾角）。

以上僅是筆者對彈簧測力計使用的一些淺見，定會存在不足之處，望各位同仁批評指正。

參考文獻：

[1]劉炳昇，李容.義務教育課程標準初中物理九年級教材[M]江蘇鳳凰科學技術出版社，2013

[2]傅蘭芳，陶復桂.彈簧測力計能倒立使用嗎[J]中學物理，2014（6）：32-33

[3]張月蘭.關于彈簧測力計倒掛法使用的問題探析[J]物理教學探討，2013（11）：34-35

[4]吉臨榮.再談彈簧測力計使用前的調零[J]中學物理，中學物理，2017（12）：36-39