用什么工具测量力

  位于中国陕西省西岳华山西峰顶上.有一块十余丈长的巨石被齐茬茬地劈开（如图1），巨石旁边插着一把七尺高、质量约300kg的月牙铁斧.相传这就是当年沉香劈山救母的地方，巨石叫“斧劈石”，铁斧叫“开山斧”.大家设想一下，需要多大的力才能把这十余丈长的巨石劈开呢？我们用什么测量工具来测量这么巨大的力呢？

  图3是实验室中常用的几种弹簧测力计.虽然它们的形状、指示刻度的方式各有不同.但是基本结构是相同的.使用方法也是相同的.

  将物体挂在弹簧测力计的挂钩下，为何指针所指的数值就代表了物体对弹簧测力计的拉力大小呢？

  我们知道，弹簧可以被拉长，而且在弹性限度内去掉外力后可以恢复到原来的长度.弹簧测力计就是根据这个原理制成的：在弹簧的弹性限度内.弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长量就越长.研究发现.弹簧的伸长量和所受到的拉力成正比.因此.利用弹簧的伸长量可以量度力的大小.

  相反，弹簧也可以被压缩.而且在弹性限度内去掉外力后也可以恢复到原来的长度.所以.在弹性限度内，当弹簧受到的压力越大时.弹簧的压缩量也会越大.因此.利用弹簧的压缩量也可以量度力的大小.图4所示的托盘秤就是应用这一原理制成的.

  解析：由弹簧测力计的构造可知.弹簧测力计由吊环、弹簧、指针、刻度盘和挂钩组成.而题目中给出的自制弹簧测力计上只缺少刻度盘.刻度盘的刻度是由于弹簧受外力伸长而在盘上标注出的数值.例如在弹簧的挂钩没有受到拉力时.指针所在的位置标注为0；当弹簧受到拉力的作用时.弹簧伸长，在指针所指的位置上标注所受的拉力大小.在弹簧的弹性限度内，弹簧的伸长量和所受到的拉力成正比，所以弹簧测力计的刻度是均匀的.在自制弹簧测力计的过程中，可以选所受重力相同的钩码作为外力，用刻度尺记录并均分刻度.用笔画出刻线.

  正确使用弹簧测力计是一项基本的物理实验技能.我们分别从使用前、使用中和使用后三方面来介绍如何正确使用弹簧测力计.

  使用前.首先要观察弹簧测力计的零刻度线位置、量程、分度值.加在弹簧测力计上的力不允许超过它的最大测量值.否则会损坏弹簧测力计.所以.最好能对被测量值进行预先估测.选择合适量程的弹簧测力计对其进行测量.然后.沿弹簧的轴线方向.轻轻来回拉动挂钩几次.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.再有.观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度线的位置，如果不是，则需先调零，再使用.

  在使用弹簧测力计测量力的大小时.拉力的方向应沿弹簧的轴线方向.以免挂钩与外壳之间产生过大的摩擦.需要注意的是.不可用力猛拉弹簧.或让弹簧测力计长久受力.否则会损坏弹簧测力计.当弹簧测力计的挂钩挂有物体时.要等指针所指的示数稳定后再读数；读数时。视线应与指针对应的刻度线垂直.当需要对测量结果进行记录时.记得要在数值后面写上单位.

  例2如图6所示的弹簧测力计.量程是____N.分度值是____N，加在弹簧测力计下端的拉力为____N.弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧的____（填“长度”或“伸长量”）就越长的原理制成的.

  解析：图6所示的弹簧测力计的最大示数是5N.所以弹簧测力计的量程为0-5N.0～1N之间有5个小格.每个小格代表0.2N.即弹簧测力计的分度值为0.2N.指针在“1”后的第4个小格处.所以弹簧测力计的示数为1N+4×0.2N=1.8N.弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大.弹簧的伸长量越长的原理制成的.

  倒3小华在课外探究弹簧的长度跟所受外力的关系时.记录了相应的实验数据.如表1所示.

  解析：（1）此题是通过实验采集数据，通过分析归纳得出弹簧测力计的测力原理的.相关知识点有：①研究弹簧的长度跟所受外力的关系，其在实际中的应用是弹簧测力计；②弹簧的弹性限度就是弹簧测力计的测量范围；③在弹性限度内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比.

  （2）分析实验数据可得拉力为0时，弹簧的长度为2cm；拉力为10N时，弹簧的长度为3cm.伸长量为1cm；一直到拉力为40N时，弹簧的长度为6cm，伸长量为4cm.在该范围内.弹簧的伸长量与受到的拉力成正比.拉力大于40N时.弹簧的伸长量不再与拉力成正比关系.

  答案：（1）弹簧测力计（2）在弹性限度范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成正比（3）0～40（4）2.5

  C.不同的测力计.示数大的测力计的弹簧长度一定比示数小的测力计的弹簧长度长