初中物理中“彈簧測力計”講解解答

初中物理考試經(jīng)常初選彈簧測力計考試題目，江浙滬招生考試網(wǎng)為初中同學(xué)整理出所有已經(jīng)解答，讓你初中生再遇到這類(lèi)問(wèn)題而迎刃而解。

　　物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的自然科學(xué).在實(shí)驗過(guò)程中，要不斷地通過(guò)實(shí)驗觀(guān)察和實(shí)驗測量來(lái)搜集實(shí)驗證據，以此分析問(wèn)題，歸納和總結物理規律.其中彈簧測力計是初中階段一個(gè)非常重要的力學(xué)實(shí)驗儀器，了解并掌握彈簧測力計的制作原理和使用方法非常必要.

　　彈簧測力計主要由彈簧、秤鉤、指針和刻度盤(pán)組成.其工作原理是：在彈簧的彈性形變范圍內，作用在彈簧上的拉力越大，彈簧被拉得越長(cháng)(即在彈簧的彈性形變范圍內，彈簧的伸長(cháng)量與拉力成正比).

　　彈簧測力計的使用方法有：

　　1.估計所測力的大小，選擇量程(可測量的范圍)和分度值(刻度盤(pán)上每一小格的數值)合適的彈簧測力計.

　　2.觀(guān)察指針是否指在刻度盤(pán)的“0”刻度線(xiàn)，若不在，應先校零(通過(guò)調節調零螺母或者上下拉動(dòng)刻度盤(pán)使得指針對準“0”刻度線(xiàn)).

　　3.測量時(shí)，要使彈簧測力計的受力方向沿彈簧的軸線(xiàn)方向，秤鉤不能和外殼產(chǎn)生摩擦(彈簧測力計可以豎直、水平、傾斜進(jìn)行測量，但是通常不倒置使用).

　　4.讀數時(shí)，視線(xiàn)要平視指針(如果指針不正好指在刻度線(xiàn)上則要估讀).

　　例1 如圖1所示，彈簧測力計的量程是 ，分度值是 ，該彈簧測力計 (能/不能)直接用來(lái)測力的大小.需先 ，否則會(huì )使測得的值比真實(shí)值偏 (大/小).

　　解析 了解彈簧測力計的構造，會(huì )正確使用彈簧測力計.使用測量?jì)x器前，必須觀(guān)察刻度板，了解刻度的單位、量程和分度值，為使用時(shí)正確讀數打下基礎.正確使用彈簧測力計，還必須了解測量?jì)x器的構造、作用、原理以及使用方法，這樣才能正確解答有關(guān)測量的問(wèn)題.

　　使用彈簧測力計前首先應觀(guān)察它的量程(測量范圍)：0～5N，再觀(guān)察每一大格又分成5小格，每一小格(分度值)為0.2N.由于彈簧測力計未受拉力時(shí)，指針已指在0.2N的位置，所以彈簧測力計不能直接用來(lái)測量力的大小.需先校零(移動(dòng)指針或刻度盤(pán)，使指針對準零刻度線(xiàn))，否則記錄測量結果時(shí)要把未測量時(shí)指針所在的位置當做“零”，因此，測得的結果比真實(shí)值偏大.

　　答案 5N 0.2N 不能 校零 偏大

　　思考 若測量前指針對準零刻度線(xiàn)上方，則測得的結果相比實(shí)際值偏大還是偏小?

　　例2 如圖2所示，為某同學(xué)自制的彈簧測力計.他發(fā)現彈簧測力計下不掛物體時(shí)，彈簧測力計的指針指在A(yíng)處，當彈簧測力計下掛2N重的鉤碼時(shí)，其指針指在B處.根據以上內容，請你給他的彈簧測力計標上刻度.要求：(1)每一大格表示1N且標上數值;(2)每一小格(即分度值)表示0.2N;(3)標明該彈簧測力計的單位.

　　解析 本題要求同學(xué)樣知道彈簧測力計的工作原理，會(huì )根據工作原理在刻度板上準確地標注它的刻度及單位.彈簧測力計的工作原理是：在彈簧的彈性形變范圍內，作用在彈簧上的拉力越大，彈簧被拉得越長(cháng)(即在彈簧的彈性形變范圍內，彈簧的伸長(cháng)量與拉力成正比).所以制成的彈簧測力計刻度板上的刻度是均勻分布的.

　　在A(yíng)處標上0;在B處標上2(即最大測量值);在0刻度線(xiàn)上面標上N(單位);在0和2刻度線(xiàn)的中點(diǎn)處畫(huà)刻度線(xiàn)并寫(xiě)1;把0與1、1與2之間五等分，標上更小的刻度線(xiàn)，使最小分度值為0.2N.

　　例3 某同學(xué)在用彈簧測力計測量一個(gè)物體的重力時(shí)，錯將物體掛在拉環(huán)上，當物體靜止時(shí)，彈簧測力計的讀數為3N，則物體的重力( ).

　　A.一定大于3N

　　B.一定小于3N

　　C.一定等于3N

　　D.以上判斷均不正確

　　解析 測量時(shí)，要使彈簧測力計的受力方向沿彈簧的軸線(xiàn)方向，秤鉤不能和外殼產(chǎn)生摩擦.(彈簧測力計可以豎直、水平、傾斜進(jìn)行測量，但是通常不倒置使用).錯將物體掛在拉環(huán)上測量物體的重力，實(shí)際上就是把彈簧測力計倒置使用.

　　彈簧測力計校零后倒置，當我們手提秤鉤時(shí)，發(fā)現指針不再指在零刻度線(xiàn)，此時(shí)指針的讀數為彈簧測力計自重大小.當把物體掛在拉環(huán)上時(shí)，彈簧測力計現在的示數實(shí)際上是彈簧測力計自重和物體重力之和(即F示數=G秤+G物)，所以物體的重力小于彈簧測力計的讀數3N.應選B.

　　例4 兩手沿水平方向分別用F1、F2為2N的力拉一彈簧測力計，當彈簧測力計靜止時(shí)，則其示數為( ).

　　A.4N B.5N C.2N D.0N

　　解析 用彈簧測力計測拉力或重力時(shí)，實(shí)際上都是在向兩邊拉彈簧.只不過(guò)通常是將其拉環(huán)處固定，其實(shí)固定端仍然對彈簧有拉力，而彈簧測力計測量的是其另一端的拉力(即測拉力時(shí)實(shí)際上也就是測物體對秤鉤的拉力).

　　當兩手各用2N的力對拉彈簧測力計時(shí)，多數同學(xué)往往會(huì )誤認為彈簧會(huì )向兩端各伸長(cháng)相當于2N拉力的長(cháng)度，故得出其示數為4N;還有同學(xué)誤認為彈簧兩邊的拉力互相抵消，使彈簧測力計的示數為零.實(shí)際上，此時(shí)彈簧的伸長(cháng)量仍然應該是2N拉力的伸長(cháng)量，其示數為2N.應選C.

　　例5 2008年春的大雪造成很多房屋垮塌，小明想知道屋頂的雪到底有多重，他找來(lái)彈簧測力計和小桶進(jìn)行了測量.(g

　　=10N/kg)

　　(1)①用彈簧測力計測出空小桶的重力為0.2N;

　�、趯⑿⊥袄镅b滿(mǎn)水，用彈簧測力計測出總重，如圖4所示，大小為 N;

　�、蹖⑿⊥袄镅b滿(mǎn)雪的樣品，用彈簧測力計測出總重為1N.桶中雪的樣品體積是

　　cm3，雪的樣品密度是 kg/m3.

　　(2)若屋頂面積為100m2，雪的厚度為30cm，則屋頂雪的總重力是 N.

　　解析 本題是一道綜合題，涉及彈簧測力計的使用和讀數、重力的計算和密度公式的運用，對同學(xué)們的能力要求較高.同學(xué)們在認真審題后可做如下分析：

　　(1)②根據彈簧測力計的分度值是0.2N和指針所指刻度即可讀數：2.2N.

　�、鄹鶕�空小桶重力和小桶里裝滿(mǎn)水的總重求出水重，根據裝滿(mǎn)水和裝滿(mǎn)雪可知水和雪的體積是相等的，都等于小桶的容積，即求出水的體積就為雪樣品的體積，再根據雪的重力，求出其質(zhì)量，然后利用密度公式即可求出雪的樣品密度.

　　(2)根據屋頂面積為100m2，雪的厚度為30cm，求出屋頂雪的體積，再利用密度公式變形即可求出其質(zhì)量，然后求出其總重力.

　　(1)②G總=2.2N.

　�、跥水=G總-G桶=2.2N-0.2N=2N，

　　V雪=V水=■=■

　　=2×10-4m3=200cm3，

　　ρ雪=■=■

　　=0.4×103kg/m3

　　(2)V雪總=S×h=100m2×0.3m=30m3，

　　G雪總=ρ雪gV雪總

　　=0.4×103kg/m3×10N/kg×30m3=1.2×105N.

　　例6 小華在課外活動(dòng)中探究彈簧的長(cháng)度跟外力的變化關(guān)系，利用圖5甲所示實(shí)驗裝置記錄了相應實(shí)驗數據如下.(g取10N/kg)

　　(1)這項探究在實(shí)際中的應用是

　　(2)分析實(shí)驗數據你可得到的結論是

　　(3)小華作出了如圖5乙所示的三個(gè)圖像，其中正確的圖像是 (填序號).

　　解析 (1)首先要把鉤碼的質(zhì)量對應成鉤碼對彈簧的拉力.由相應的實(shí)驗數據分析得到：在0～2.5N范圍內，鉤碼對彈簧的拉力每增加0.5N，彈簧伸長(cháng)1cm.即在彈簧的彈性形變范圍內，彈簧的伸長(cháng)量與拉力成正比.根據這一結論在實(shí)際中的運用就是彈簧測力計.

　　(2)結論就是彈簧測力計原理：彈簧的彈性形變范圍內，作用在彈簧上的拉力越大，彈簧被拉得越長(cháng).

　　(3)由圖看出是拉力-伸長(cháng)量圖像，應滿(mǎn)足正比關(guān)系，圖像必須過(guò)原點(diǎn)，所以選擇A、B圖像可以反映拉力和彈簧長(cháng)度的關(guān)系，當拉力為0時(shí)，彈簧的原長(cháng)為2cm.所以圖像過(guò)(2，0)點(diǎn).由拉力增大到3N以上后，彈簧幾乎不再伸長(cháng)，所以B圖像能反映拉力和彈簧長(cháng)度的關(guān)系.