彈簧測力計

一種測力的大小的工具

彈簧測力計是一種測力的大小的工具,運用於物理力學,主要由彈簧、掛鉤、刻度盤構成。其在使用前和使用中要注意一些事項。

基本介紹


彈簧測力計
彈簧測力計
用途:測量力的大小(經常在物理力學中使用)。
主要結構:彈簧、掛鉤、刻度盤、指針、外殼、吊環(可忽略不計)。
原理:首先任何測量都是將某一個物理量與標準(即單位)比較的過程,力的測量就是將力的作用效果與已知力的作用效果比較的過程。如果一個力的作用效果與1牛力的作用效果相同,這個力的大小就是1牛。其次彈簧的伸長與所受力的大小成正比,在確定1牛力的作用效果以後,容易確定更大的力和更小的力的作用效果。另外,彈簧的穩定性較好,可以重複使用。故可以運用彈簧測力計測量力的大小。

使用方法


使用前

● ● 拉動彈簧:反覆拉動彈簧(用力過度可能會損壞彈簧),防止其卡住,摩擦,碰撞。
● ● 了解量程:知道測量力的最大範圍(量程)是多少。
● ● 明確分度值:了解彈簧測力計的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N)。
● ● 校零:檢查指針是否對齊零刻度線,若沒有對齊,需要調節至對齊。

使用中

● ● 不能超量程使用。(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外)
(補充說明:因為超量程使用可能會損壞彈簧測力計,並且造成塑性形變,導致誤差。而且超量程使用了,會導致測不出準確的力,比如一個6N的力,你用一個量程為5N的彈簧測力計測,指針指向5N,但是實際上是6N,就產生了誤差。)
● ● 同方向:測力時,要讓彈簧測力計內的彈簧軸線方向跟所測力的方向在一條直線上,且彈簧不能靠在刻度盤上。
● ● 視線要與刻度盤垂直。

使用后

調節彈簧測力計,讓指針對齊零刻度線。

注意事項


● ● 所測物體受到的拉力不能超過量程。
● ● 測量力的大小的工具叫測力計,在實驗室常用的測力計是彈簧測力計, 握力計和拉力計。
● ● 如果指針在零刻度線以上或者以下,這時候沒有把指針調節至0,就會產生誤差。
● ● 在零刻度線以上,測出來的力比實際的力小,反之在零刻度線以下,測出來的力比實際的力大。
注意:如果彈簧測力計側放,會使測量數值偏小。
● ● 壓力也會產生一定的誤差,要注意,壓力小的地方量出來大。

製作方法


● ● 用直徑0.5毫米的鋼絲放火爐火中均勻加熱,直至發紅,然後拿出慢慢冷卻。冷卻后將它一匝一匝地密繞在直徑15毫米的圓鐵捧上,所繞長度40毫米。再放火爐火中燒紅。然後拿出,放入冷水或機油中淬火即成彈簧。
● ● 取一塊310×80×5毫米的木板為底板,上端釘一塊80×15×5毫米的小木板。在小木板的中心裝一個羊眼圈為提環。把彈簧的一端焊接在提環上,另一端焊一根直徑為2.5毫米、長為150毫米的鐵絲。這段鐵絲的下端有掛鉤,上端與彈簧焊接處再裝上一薄鐵片作指針。指針應與鐵絲垂直,在鐵絲上的位置可調節。在底板上裝一個彎成半圓形的小鐵絲框,框住鐵鉤,以免鐵鉤左右搖擺。
● ● 在底板上貼一張白紙條標定刻度。掛鉤上不掛重物時指針所指的位置定為零刻度,然後依次在掛鉤上掛上1.0牛、2.0牛、3.0牛、4.0牛、5.0牛等鉤碼,每掛上一個鉤碼,對準指針畫上刻度,再把各刻度間的距離做適當的等分。(註:以牛為單位,牛頓/N)

工具原理


彈簧測力計實驗圖
彈簧測力計實驗圖
在彈性限度內,彈簧的伸長量與所受的拉力成正比,為F=KX。
F為彈力的大小也就是拉力, k為彈簧的勁度係數,單位是牛頓每米,單位的符號是N/m,x為彈簧伸長或縮短的長度。
在彈性限度內,彈簧受到的拉力越大,彈簧的伸長量越長。