深度學習彈簧測力計

楊小偉

彈簧測力計是通過力的作用效果顯示所受拉力的大小。進而測量相應重力、摩擦力等力大小的基本工具，在初中物理學習中使用率相當高。同學們在學習使用彈簧測力計時。只有掌握其原理和構造，了解其使用方法及注意事項等，方可達到觸類旁通、事半功倍的效果。

彈簧測力計的原理和構造

通過實驗我們可以發現彈簧測力計的原理可定性描述為“在彈性限度內，彈簧受到的拉力越大，彈簧的伸長量就越長”，定量描述為“在彈性限度內，彈簧的伸長量與受到的拉力成正比”，同學們在對彈簧測力計原理的定量描述理解時要注意以下三個方面：

1.“在彈性限度內”是指彈簧的彈性有一定的限度。如果拉動彈簧的外力過大，那么彈簧的伸長量與拉力的大小將不成正比關系，拉力撤銷后。彈簧也不能恢復到原長。這是原理成立的前提條件。

2.“伸長量”是指彈簧在受力被拉動后的總長度與自然狀態下彈簧長度的差值，此時將對彈簧拉力的大小轉換為對彈簧伸長長度的測量。

3.“彈簧的伸長量與受到的拉力成正比”，這一規律保證了彈簧測力計的刻度在彈性限度內是均勻的，另外，我們在敘述一個物理量與另一個物理量成某種關系時，應注意因果關系，即結果與原因成某種關系，譬如彈簧受到拉力才出現了伸長量，即伸長量（果）與拉力（因）成正比。

彈簧測力計的主要構件有彈簧、掛鉤、指針、吊環和刻度盤五個部分，如圖1所示，其中彈簧上端的吊環與刻度盤同定相連。

例 小明在實驗室用圖2所示裝置探究彈簧彈力和彈簧伸長量之間的關系。

（1）使彈簧伸長的力是（填“彈簧對鉤碼的拉力”或“鉤碼對彈簧的拉力”）：請你幫小明完成表1。其中未填寫的一項欄目名為“____”；請你根據表1中的數據，在圖3中作出“彈簧的伸長量與拉力關系”圖象。

（2）通過實驗現象可知，在彈性限度內，彈簧是_______（填“均勻”或“不均勻”）伸長的。由圖象可得出定量結論：_______。

（3）根據力的作用效果可以對力的大小進行測量。彈簧測力計能夠測量力的大小。利用的是_______（填字母符號）。

A.力可以改變彈簧的形狀

B.力可以改變彈簧運動的方向

C.力可以改變彈簧運動的快慢

（4）小明又選了甲、乙兩根規格不同的彈簧進行測試。繪制出如圖4所示的圖象，小明準備自己動手制作彈簧測力計，若要制作量程較大的測力計，則應選用彈簧_______；若要制作精確度較高的彈簧測力計，則應選用彈簧_______。（均填“甲”或“乙”）

（5）如圖5所示，小明在用已調零的彈簧測力計測量一物體所受的重力時，誤將物體掛在了吊環上，當物體靜止時，彈簧測力計的讀數是4N，則物體所受的重力_______（填“大于”“等于”或“小于”）4N。

解析：（1）鉤碼對彈簧有拉力才使彈簧伸長；本實驗中探究的是彈簧伸長量與所受拉力的關系，所以表1空白處要填入“彈簧伸長量△L/cm”；我們可利用描點作圖法大致作出圖象，如圖6所示。（2）實驗發現，在彈性限度內，每增加1N的力，彈簧伸長量增加0.8cm。即彈簧是均勻伸長的：從圖象可以看出，在彈性限度內，圖象為一條過原點的線段，即彈簧的伸長量與所受拉力成正比關系。在敘述關系時同學們要注意，是結果與原因成正比關系。（3）力可以改變物體的形狀，相應地通過物體形狀改變也可以說明力的存在。（4）量程大是指所測拉力最大值較大，由圖4可知，乙彈簧在彈性限度內所測拉力可達8N，大于甲彈簧所測拉力的最大值4N；精確程度較高是指在同樣大小的力的作用下，彈簧的伸長量更長。更便于細分。（5）彈簧測力計的彈簧上端與刻度盤固定相連，倒置使用時，掛上物體后示數為物體和外殼所受的總重力。

答案：（1）鉤碼對彈簧的拉力 彈簧伸長量△L/cm 如圖6所示。 （2）均勻 在彈性限度內，彈簧的伸長量與所受拉力成正比 （3）A （4）乙 甲 （5）小于

彈簧測力計的使用方法及注意事項

與其他測量工具使用相似，彈簧測力計使用注意事項也分為使用前、使用時和讀數時。

使用前：應觀察量程，根據估計待測力的大小選擇合適的彈簧測力計。認清分度值，便于快速準確讀數。觀察指針是否歸零。未歸零應在相應測力方向上調節刻度板使指針歸零，并來回拉動幾下以免使用時卡殼。若水平使用，則在水平方向調零；若豎直使用，則在豎直方向調零：若倒置使用，則倒置后調零。

使用時：手提吊環，確保拉力與彈簧伸長方向一致，使指針和外殼無摩擦，所拉物體靜止或做勻速直線運動時讀數更方便穩定。

讀數時：視線須與刻度盤垂直，記錄數據要記錄數字和單位。

學即用，練一練：

（2023·貴州，改編）圖7為小姝測量物塊所受重力的示意圖，請回答下列問題：

（1）測量前應先觀察______和分度值，并對彈簧測力計在______方向上進行調零。

（2）你覺得小理測量物塊所受重力時的操作是否合適，為什么？

參考答案：（1）量程 豎直 （2）不合適，測量物體所受重力時，應手提吊環，使彈簧測力計自然下垂，保證彈簧伸長方向與所受拉力方向一致。