湖北省東臺縣雅周鎮中級學校摘要:教學中常用到彈簧測力計,怎樣用彈簧測力計測豎直向上拉力,本文介紹了三種方式,這種方式是在平時的教學活動中發覺問題總結而得出,便于理解,操作便捷。關鍵詞:彈簧測力計、豎直向上、拉力、校零。在蘇科版數學九上《簡單機械和功》一章中,多次用到彈簧測力計測豎直向上的拉力,如“探究杠桿的平衡條件”、“探究使用定滑輪的特性”以及“測滑車架的機械效率”等。這么,在這種實驗中是怎樣使用彈簧測力計的呢?其實彈簧測力計實驗視頻,依照慣例首先要校零。蘇科版數學八下《力》一章中有關彈簧測力計使用方式的校零要求是:將彈簧測力計按檢測時所需的位置放好,檢測表針是否在零刻度處,若不在,應校準“0”點。以這樣的形式校零測出的實驗數據又怎樣呢?我們可以通過實驗來進行驗證。如圖1,在做“探究杠桿平衡條件”的實驗中,調節杠桿在水平位置平衡后,在杠桿右側距支點等距處的右側掛2個鉤碼(1N),兩側用倒置校零好的彈簧測力計豎直向上拉,從彈簧測力計的示數可以看出,拉力只有0.8N,與實際值相差達0.2N之多,多次檢測結果差0.2N,只是隨著鉤碼數量的增多,相對偏差會漸漸減少,有資料介紹,測較大拉力時可以忽視。
只是在本探究實驗中,我們本身所選擇的阻力并不是太大,且杠桿的寬度也有限,較大的誤差對我們總結推論有一定的影響。引起誤差較大的緣由是哪些呢?筆者覺得以下幾個誘因會對實驗結果導致影響。其二,彈簧測力計自重是影響檢測結果的主要誘因;其一,根據教材方式將測力計倒置校零(手抓殼體),而測力計倒置時彈簧不能處于豎直狀態(從無機殼的演示測力計就可看出),這樣會使檢測結果誤差較大;其一,校零時,彈簧處于壓縮狀態,而在測力過程中,彈簧由壓縮變為伸長彈簧測力計實驗視頻,這也會對檢測結果導致影響;其一,這在我們平時實驗中幾乎不太注意的問題,由于彈簧固定在拉環上,而拉環與聯接拉環的圓孔的間隙也會對檢測結果導致影響,如圖2,拉環位置不同會導致有近0.05N的偏差。如何做才能使這種偏差降到最低呢?筆者在常年的教學活動中通過對比試驗總結了三種用彈簧測力計測豎直向上拉力的技巧。方式一:將彈簧測力計豎直正放校零,之后豎直倒置,手拉秤鉤,如圖3,此時彈簧測力計有一示數,該示數即為測力計殼體重(不包括彈簧重),而此時秤鉤對手的拉力為整個彈簧測力計的重力,為此,實際拉力與測力計示數間存在一差值,這一差值即為秤鉤的重力。為此,我們在用彈簧測力計測豎直向上的拉力時,可先豎直正放校零,之后倒置拉秤鉤測出殼體重,再用另一測力計測出此測力計自重,算出秤鉤重,即G殼,則實際上的拉力大小F=F技巧二:這些技巧較容易理解,將校零好的彈簧測力計的拉環直接作用于力的作用點,自由懸掛,此時雖然不拉秤鉤,該點同樣會遭到一個向上的拉力,此拉力由測力計自重形成,這時再豎直向上拉秤鉤,讀出示數,則實際拉力的大小F=F秤。
為此,這些方式我們只需先測出彈簧測力計的自重即可。方式三:參見蘇科版義務教育課程標準實驗教科書9年級下冊《物理班主任教學用書》,校對法,取兩個彈簧測力計,秤鉤相掛,在豎直方向拉到某一數值,這時下方彈簧測力計示數略大于上方彈簧測力計示數,調節下方測力計表針的位置,使其示數等于上方測力計示數。用校對過的彈簧測力計去測豎直向上的拉力時,彈簧測力計示數就等于實際拉力。這些技巧理論上非常完美,但在實際使用上可操作性存在一點問題,因為通常實驗室使用的測力計表針的調整范圍有限,無法達到我們的要求。并且,我們可以借助上下兩測力計的示數,算出它們的差值F,再用下方彈簧測力計去測豎直向上拉力,實際拉力的大小F=F以上方式中,無論在校零還是在測力時,我們均需控制拉環所在的位置不變。綜上所述,在我們平時使用彈簧測力計測豎直向上的拉力時,不妨借鑒一下這種的方式,如有不妥之處,敬請同仁不吝請教。參考文獻[1]義務教育課程標準實驗教科書《物理(八年級下)》.湖南科學技術出版社[2]義務教育課程標準實驗教科書9年級下冊《物理班主任教學用書》.湖南科學技術出版姓名:****作單位:浙江省嘉善縣雅周鎮中級學校郵編:郵箱:電話:*********91通信地址:廣東省泰興縣雅周鎮中級學校