高中物理 相互作用(力)——弹簧测力计的使用及读数
南宫很二
编辑于 2023年11月07日 07:40
收录于文集
共131篇

这一节讲一下物理实验中经常用来测量力的弹簧测力计。弹簧测力计就是利用胡克定律F%3Dkx来测量力的大小的工具。

常见的弹簧测力计

常见的弹簧测力计构造比较简单,主要由外壳,吊环,弹簧,指针,挂钩和刻度盘组成。

弹簧测力计的构造

弹簧的一端固定在吊环上,另一端与挂钩相连,这一端在力的作用下可以移动,使弹簧发生形变。根据胡克定律,弹簧形变量的大小可以线性的反应弹力大小,通过刻度就能读出弹力的大小,所以弹簧测力计的示数就等于作用在挂钩上力的大小,与作用在吊环上的力是无关的。

在使用弹簧测力计时有几点需要注意的地方:

一、要观察量程和分度值。物理学上使用任何一种测量工具都要先观察量程和分度值。

如图弹簧测力计的量程为5N,分度值是0.2N

二、在使用前要进行校零。检查指针是否在零刻度线,必须让指针指在零刻度线才能使用。如果不是要拉动几次挂钩,看看能否弹回来,并检查弹簧与外壳之间是否有较大的摩擦。实际上,在水平和竖直方向上使用时,弹簧的重力会使弹簧产生一定的偏移,因此有些弹簧测力计上还会有调节螺母。

三、使用过程中,在挂钩上施加的拉力一定要沿着弹簧方向,即弹簧测力计不能扭转使用,否则会导致测量不准确。

四、拉力大小不能超过测量限度,否则容易损坏弹簧测力计。

五、读数时,要等弹簧测力计的示数稳定后,眼睛的视线要与弹簧测力计的刻度线相垂直,俯视和仰视都会出现偏差。

六、读数后,进行记录的时候要注意测量的结果由测量的数据和单位共同组成。比如测得拉力为2N,要记作F%3D2N

弹簧测力计上的读数表示的是挂钩上力的大小,与作用在吊环上的力是无关的。一般状态下,弹簧测力计处于平衡状态时,这时两边的力大小相等。如图,弹簧测力计的吊环固定在墙上,滑轮下面挂一重物,如果重物质量为m,则弹簧测力计的读数为F%3Dmg,弹簧测力计平衡,所以吊环上的力F%5E%7B%26%2339%3B%7D%3Dmg

如果将墙壁撤掉,改成下图中的样子,左边也是质量为m的重物,那么此时弹簧测力计的读数还是mg。两种情况下,吊环受到向左的拉力大小都是mg,是完全等效的。不能错误的认为此时弹簧测力计受到的拉力是2mg或者是0

如果弹簧测力计不处于平衡状态,例如弹簧测力计整体质量为M,挂钩上施加力F_1,吊环上施加力F_2F_2%EF%BC%9EF_1,则弹簧测力计受力不平衡,此时弹簧测力计上的读数依然由挂钩上的力F_1来决定,与F_2无关。只是因为F_2%EF%BC%9EF_1,弹簧测力计会向左加速运动。

可以将弹簧测力计等效的看做一个物体和一个弹簧的组合,弹簧受拉力F_1,物体受拉力F_2,弹簧上处处的弹力都为F_1,所以物体实际上受到向右的拉力F_1,受到向左的拉力F_2,因此物体向左加速,轻弹簧伸长跟着物体向左运动。

总结

弹簧测力计的构造,原理及使用方法。

弹簧测力计上的读数,表示的是挂钩上也是弹簧上的弹力大小。