細說彈簧測力計調(diào)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(jié)合日常教學(xué)的一些心得，談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

關(guān)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(xué)中我們告訴學(xué)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(xué)大綱要求學(xué)生掌握正立使用前的調(diào)零即可，但在教材相關(guān)的實驗探究中涉及倒立使用，例如蘇科版十一章第一節(jié)“探究杠桿平衡條件”和第二節(jié)“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(jié)合在教學(xué)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(diào)整刻度盤將此位置規(guī)定為零刻度線，這樣就規(guī)避了彈簧原件對讀數(shù)的影響[2]。此時彈簧測力計的示數(shù)即為物體對掛鉤向下的拉力，如圖1所示，這種調(diào)零方法，是學(xué)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(tài)，調(diào)整刻度盤將此時指針位置規(guī)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(guī)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(huán)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(diào)零。

對于圖4所示的情況，若將已在正立時調(diào)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(shù)是外殼所受重力大小。在掛上物體之后，指針所指的示數(shù)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(diào)零，把彈簧外殼的自重規(guī)避掉，最后的示數(shù)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(fù)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(chǎn)生影響，此時只需將指針調(diào)零即可使用。

手拉圓環(huán)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(xué)過程中，我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生進行實驗，發(fā)現(xiàn)有一部學(xué)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(xué)生是實驗誤差。恰巧今年我們地區(qū)青年教師核心素養(yǎng)考試有一個題目就是問這個示數(shù)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(yīng)包括兩部分，手向下的拉力和其自重。而當時在教學(xué)時，是將彈簧測力計倒立過來調(diào)零直接使用，因此最后顯示的示數(shù)僅僅是手向下的拉力[3]。（下轉(zhuǎn)第33頁）

那么此種拉法該如何調(diào)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(shù)為乙的重力，再將乙彈簧測力計倒立，指針調(diào)整到其自重，再使用，此時實際向下的拉力全部體現(xiàn)在彈簧測力計讀數(shù)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(diào)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(wù)教育課程標準初中物理九年級教材[M]江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2013

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

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

[4]吉臨榮.再談彈簧測力計使用前的調(diào)零[J]中學(xué)物理，中學(xué)物理，2017（12）：36-39