探究 弹簧秤制作.doc

探究：弹簧测力计的制作和使用
背景资料：
1. 力的国际单位是____；力的作用效果，可以改变物体的________；也可以改变物体的______。
2. 直尺、橡皮、弹簧等受力会发生____，_________时又会恢复到原来的形状，物体的这种特性叫_____。
3. 弹力是物体由于_________而产生的力。
探究活动：
1． 提出问题：用手压尺子、拉橡皮筋、拉弹簧时，感受到它们对手有力的作用（即弹力）。能不能得出：在弹性限度内，弹簧受到拉力越大，它的伸长就越长？
2． 猜想与假设：观察弹簧秤的刻度为什么刻线间的距离是均匀分布的？能否说弹簧增加的长度跟弹力成正比？（f——弹力，x弹簧增加的长度，函数关系式：x=kf其中k为常数）。
3． 实验设计：
说明：弹簧的弹力f——自变量，本实验是在竖直方向上挂钩码，弹力与钩码的重力G=mg相等。因此，弹力可间接测钩码的重力而得到。改变钩码的数量来控制自变量f变化。弹簧的伸长量（增
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（ 图1 ）
长量）x——因变量。是指挂上钩码后弹簧长
度跟不挂钩码的弹簧长度差（由刻
度尺测量）。
方法一：
实验器材：螺旋弹簧（带指针）、钩码、
直尺、木板、白纸、图钉、铅笔。
实验过程：
（1） 按图1装置，将木板竖直地固在
定在铁架台上，用图钉把白纸钉在木板上。
（2） 把螺旋弹簧上端固定在铁架台上，
使弹簧自用停留在竖直方向上，指针靠近木
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（ 图2 ）
板纸
面，（从说明书中了解弹簧的限度）。
（3） 不挂钩码时待弹簧静止，用铅笔在纸
上标出指针位置，并记为“0”，用刻度尺测出
弹簧原长（即悬挂点到指针的长度）。
（4） 按图2分别挂钩码为50g、100g、150g、
200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g.并
线分别记下指针所对应的位置，用直尺测出每次
弹簧长度（即总长）。
（5） 将每次测得弹簧原长和总长、钩码的
质量填入下表以备分析论证。
（6）用直尺测量刻线间的距离，看是否相等？（相等）。
（7）通过f=G=mg换算，从上至下由“0”开始分别在纸上标出：0.49、0.98、1.47、1.96、2.45、2.94、3.43、3.92、4.41、4.9，并标出单位“N”。
（8）将每一格二等分，每一分为0.096N，为弹簧秤分度值，量程为4.9N。
（9）用该简易弹簧秤测文具盒、课本等物品所受的重力。
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（ 图3 ）
实验结论：由实验步骤（4）可知：在弹性限度内，弹簧所受拉力越大弹簧伸得越长。由步骤（6）可知：在弹性限度内弹
簧的伸长跟弹簧所受拉力成正比。即X=kf
成立.
方法二：
实验器材：带指针的螺旋弹簧、弹簧秤、木
板、铁架台、白纸、图钉
实验过程：（见图3）
（1） 将木板竖直安装在铁架台上，把白
纸地钉在木板上。
（2）将螺旋弹簧上端固定在木板上方。
（3）不挂钩码，用直尺测量悬挂点到指针
的距离（即弹簧原长）。
（4）用已知弹簧秤竖直向下拉螺旋弹簧的挂钩，弹簧秤的示数为1N、2N、3N、4N、5N。（该拉力不超过螺旋弹簧的量程），分别在指针对应处标上短横线，并写上1、2、3、4、5字样，刻度盘上注明单位“N”。
（5）用直尺测量每条刻线间的距离，观察是相等？说明什么？
（6） 分别记录弹簧的固定端到每条刻线间的竖直距离，即弹簧的长度，求出每次的伸长是否满x=kf。
（7）再将所标刻度的每一格5等分，每小格为0.2N即分度值，量程是5N.
（8）用该简易弹簧秤测文具盒、钢笔等重力。
实验结论：（同方法一）
方法三：
实验器材：等长等粗的橡皮筋（3—4根）、小铁钉、小方木板、白纸、铅笔、若干等质量的小钢珠或小螺丝帽。
实验过程：
（1）将3-4根等长等粗的橡皮筋两端用细线扎在一起。
（2）将贴有白纸的小方木板竖直地固定在铁架台上。
（3）在木板的上端钉一颗铁钉并把橡皮筋上端挂上，橡皮筋下端拴上小钩和水平指向细铁丝作为指针。
（4）让橡皮筋自由悬着，在白纸上记下指针的位置“0”。
（5）将一个螺丝帽挂在橡皮筋的下端小钩上，在白纸上用横线记下指针的位置，再挂2个、3个------白纸上画出对应横线。
（6）标出每条横线对应力的大小，把每一大格等分成几小格，指明分度值和量程。
注意：螺丝帽不能挂得过多。
实验结论：（同前）
4． 分析与论证：
（1）三种制作方法都进一步论证：在弹性限度内，弹簧的伸长跟所受的拉力成正比。
（2）由制作可明确弹簧的结构：由弹簧、指针、钩、轴、外壳、刻度盘、挂环所组成。
（3）在使用前，应首先观察量程、分度值、是否需要调零，记住单位“N”。
（4）使用时，来回轻拉几次，是否卡壳，所测力不能超过它的量程，拉力方向跟弹簧秤轴线在同一直线上。
（5）读数时，待指针静止，视线跟指针水平。记取结果应有数值和单位。
5． 交流与评价：
（1）学生自评：

（2）同学互评：

（3）教师评价：

6． 实验精析：
（1）在制作弹簧秤中，采用表格法、一次函数X=kf分析法、再由Excel得出图像。能区分弹簧原长、弹簧的长度、弹簧的伸长（在拉力作用下，弹簧在原长基础上增加的长度）。直观理解分度值和量程的概念。
（2）选材各有特色，方法一选材合理，需用公式f=G=mg换算；方法二运用牛顿第三定律得出拉力。方法三选材简单，结合生活实际。
（3）三种方法测得弹簧原长误差较大，应先挂适当质量小钩码时，弹簧的长度作为原始长度，可避免因松弛的弹簧，自然弯曲带来的误差。若制成精度比较高的弹簧秤，方法：是弹簧、指针、挂钩、轴的总质量等于小钩码的重。
（4）实验时，应在弹性限度内，使弹簧形变量大一些，可以减小由弹簧、指针、挂钩、轴的重等因素带来的误差。
7． 思考与讨论：
（1）测量时，若拉力与弹簧测力计的轴线不在一条线上，弹簧的指针与外壳摩擦，对测量结果有什么影响？
（2）给你一根铁丝或钢丝、一支铅笔，制作一根弹簧，不断增大拉力，弹簧能不能伸长，取消拉力，弹簧能不能恢复原状。
（3）制作弹簧实验中，发现数据突变或某些刻线不均匀，说明什么？该怎么办？
8． 拓展与创新：

（1）观察生活中所用弹簧测力计有哪些？
（2）如果给你一条硬弹簧，一把刻度尺，一个别10kg的砝码，能否利用这些工具估测你手的拉力？
（3）按图，三根弹簧串联在一起，分别用8N的力向两边沿同一水平线拉弹簧，三只弹簧秤的读数分别为多少？

（4）拉力器由五根弹簧构成，每根弹簧都装了一根绳这是为什么？其中一根弹簧系数为k，两根弹簧串联或并联起来又如何？