弹簧测力计可以倒过来调零吗？.doc

弹簧测力计可以倒过来调零吗？ 弹簧测力计是实验室里常用的测量力的工具，在不考虑弹簧自重的情况下，在弹簧测力计的一端的挂钩上施加拉力时，由于力的作用是相互的，每一匝弹簧之间都会受到相同的拉力而被拉伸，各匝弹簧伸长的总和就是整根弹簧的总伸长量。拉力越大，弹簧的伸长就越长，在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，弹簧测力计就是根据此原理而制成的。当弹簧测力计沿竖直正立使用时，弹簧在指针、拉杆和拉钩的重力作用下而向下伸长，指针所指的位置并不是弹簧自然伸长的位置，我们将这时指针所指的位置定为零刻度的位置，就可以避免指针、拉杆和拉钩的总重对数据的干扰，在测量时拉钩所受到的向下的拉力就等于指针指示的示数，也就是说弹簧测力计竖直正立使用时，校零后的弹簧测力计的自重不影响测力计测力。但在苏科版物理九年级上册第十一章“简单机械和功”两次出现用倒挂的弹簧测力计测量拉力，第一次是“探究杠杆平衡条件”的实验,其装置如图1所示；第二次是 “使用定滑轮的特点”的实验，其装置如图2所示。如果将弹簧测力计倒过来使用的话，那么弹簧测力计的自重会不会影响测力计的使用？又如何进行指针调零？我们首先从弹簧测力计竖直正立使用谈起，如果我们用弹簧测力计来“探究杠杆平衡条件”，将已调过零的弹簧测力计正挂在杠杆的右端，其装置如图3所示，使杠杆水平位置平衡，杠杆右端受到竖直向下的拉力等于弹簧测力计的自重和手向下的拉力F，但弹簧测力计显示的读数是手对它向下的拉力，所以在处理数据时，可以有两种方法，一是将弹簧测力计的显示的示数和它的自重相加，二是先将弹簧测力计的读数调为它的自重，然后进行测量。如果将弹簧测力计倒过来挂在杠杆的右端，竖直向下拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，同样，这时杠杆受到的力仍是弹簧测力计自重和手向下的拉力，但由于弹簧测力计的外壳重的影响，它显示的读数不等于手向下的拉力F，因为在还没有用力向下拉时，弹簧测力计上已有示数了，其大小等于弹簧测力计的外壳重，所以在测量之前需要进行调零，弹簧测力计倒立使用进行调零一直是我们教师不断探讨的问题，笔者发现众多的教师采取的是倒过来然后进行调零的方法，笔者在经过仔细研究之后觉得此方法还是欠妥当，从原理上来说是可行的，但从弹簧测力计的构造上发现存在着很大的漏洞。我们不妨将弹簧测力计拆开来分析一下倒过来调零的原理。将弹簧测力计水平放置，弹簧自然伸长，调节刻度板使弹簧的指针指向零刻线O（见图4模型），然后将弹簧倒置，用手抓住弹簧测力计的外壳，弹簧在拉杆、拉钩的重力作用下压缩，指针所指的位置为O1，弹簧的形变量为OO1，再将弹簧测力计倒挂在杠杆上，弹簧在外壳的重力作用下被拉伸，指针所指的位置为O2，弹簧的形变量为OO2，在不考虑弹簧自重的情况下，弹簧测力计的总重由拉杆、拉钩、外壳的重力相加，所以O1O2就等于弹簧测力计的总重作用在弹簧上使其伸长的长度，如果用手抓住倒置的弹簧测力计的外壳，将指针调为零的话，也就是倒置时调节面板将指针的位置调为O1，那么弹簧测力计倒挂在杠杆上时它显示的读数就为其自身重力，用这样的弹簧测力计就可以直接测量杠杆受到的拉力了。但事实是弹簧测力计里的弹簧不能压缩只能拉伸（见图5、图6），也就是说当用手抓外壳使弹簧测力计倒置时，指针的位置应该不会发生变化，但由于弹簧挂在里面的横杆上，位置没有固定死，所以当弹簧测力计倒置时指针也会下移，但已不是由于拉杆、拉钩的重力使弹簧压缩下移了。所以只有当弹簧测力计中的弹簧是既能拉伸又能压缩的弹簧，并且弹簧挂的位置固定的话，才可以用倒过来调零的方法调节弹簧测力计。由上述分析可知弹簧测力计是不可以倒置调零的。所以笔者认为弹簧测力计倒过来使用，最好的调节方法应该借鉴苏科版教参中所提及的校对的方法，取两个弹簧测力计如图所示放置（见图7），秤钩相挂，测出乙弹簧测力计的重力，然后将乙弹簧测力计的示数调为自重，用校对过的乙弹簧测力计测量对杠杆的拉力，所显示的读数就等于杠杆受到的拉力了。1、文章中有一处标点和一处文字改动，用红笔标出图3中的弹簧测力计应与图1 中的挂法不同，图1中是倒挂的，图3 中应正挂。