(三)弹簧测力计的工作原理、调零及其使用 要想知道弹簧测力计的调零问题首先要明确力的作用效果和弹簧测力计的工作原理和构造。
力的作用效果是:1、可以改变物体的运动状态;2、改变物体的形状。其中物体的运动状态的改变包括即物体运动快慢的改变、运动方向的改变或者两者都变化三种情况。物体受力时发生形变,如果撤掉外力之后,能恢复原来形状的特性,就是弹性;物体受力时发生形变,撤掉外力之后,不能自动恢复原来形状的特性,就是塑性。弹簧在适当拉力下发生形状改变可以自动恢复原状,这种情况下弹簧是具有弹性的,并且弹簧在弹性形变范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长就越长。这就是弹簧测力计的工作原理。弹簧测力计的原理隐含了一个间接测量原则。即用可以直接量度的量去间接表现那些不便直接观察测量的量。在这里,弹簧的长度变化是可以直接观察、直接测量的量,而力的大小是看不到摸不着的,但是却和弹簧长度的变化有关系,所以我们可以用弹簧长度的变化来量度力的大小。不仅测量力是这样,温度计、电流表、电压表、时钟、速度表都是如此,看见的是长度、角度的变化,反映的却是温度、电流、电压、时间、速度。
下面再说弹簧测力计的构造,如图所示:
使用弹簧测力计要注意的事项:
(1)了解测力计的量程,使用时所测的力不能大于测力计的测量限度,以免损坏测力计;
(2)测量前,沿弹簧的轴线方向轻轻来回拉到挂钩几次,放手后观察指针是否能回到原来指示的位置,以检查指针、弹簧和外壳之间是否有过大的摩擦;
(3)如果指针、弹簧和外壳之间没有过大的摩擦,再观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度的位置,如若不是,则需要调节;
(4)测量时,拉力方向应沿着弹簧的轴线方向,以免挂钩杆与外壳之间产生过大的摩擦;
(5)读数时,看清弹簧测力计上所标注的单位,知道面板上的数字是表示多大的力,除此之外,还要看清面板上的刻度,知道刻度线的分度值;
(6)读数时,视线必须与指针对应的刻度线垂直
其中涉及到测力计的调零问题,一般弹簧测力计调零涉及到测力计的使用方向,如下:
测力计其他方向的使用,弹簧重力对弹簧的伸长影响不很大,如水平方向拉动物体或者沿斜面方向拉物体等,这种情况我们的调零可以采取上面图1的调试方法进行调零。
弹簧测力计测重力及其原理:
义务教育阶段涉及到的测力计的读数问题,一般是平衡状态(静止状态或者匀速直线运动状态)整体受到的合力为零。内力不考虑,只考虑外力。如图1:我们用弹簧测力计测一个重物,整体受到的合力为零,我们把整体变成局部,如图2、3。图2中,物体受到两个力,一个是地球对重物由于吸引而产生的力—重力G(施力物体是地球,受力物体是重物);另一个力是弹簧挂钩对重物的拉力F1,两个力是一对平衡力,大小相等,即:F1=G;图2所示,弹簧测力计整体受到三个力:测力计本身的重力G’、物体对弹簧挂钩的拉力F2、手对弹簧测力计吊环的拉力F3,F3=G’+F2。其中弹簧挂钩对重物的拉力F1与重物对弹簧挂钩的拉力F2是一对相互作用力,大小相等,即:F1=F2。再结合G=F1,得重物对弹簧拉力大小等于重物的重力,即F2=G。如下图所示
不当之处,敬请大家多多指教。