巧用彈簧測力計

孫金霞

彈簧測力計是實驗室常用的儀器，是利用了彈簧受力發生形變的原理來測量力的大小的。通過創新，我們還可以擴展彈簧測力計其他方面的應用。

一、彈簧測力計用作液體密度計

例1 某課外興趣小組，將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同液體后，用如圖1所示的彈簧測力計稱重，記錄了如下數據。

經過分析，小亮同學發現彈簧測力計的示數與液體的密度存在一定的規律，于是他將彈簧測力計和小桶改裝成了一個液體密度計。使用時，只需將小桶裝滿待測液體，就可以從彈簧測力計指針指示的位置直接讀出液體的密度。請簡要寫出改制的方法。

解析：首先，彈簧測力計示數F由小桶本身重力G桶及所盛液體G液 = ρ液gV桶兩部分組成，即F = G桶 + G液 = G桶 + ρ液gV桶，根據已知條件和表格中數據可列以下方程：1.6 N = G桶? + 0.8 × 103 kg/m3 gV桶，2.0 N = G桶 + 1.2 × 103? kg/m3 gV桶，可得：G桶 = 0.8 N，V桶 = 10 -4 m3，此時關鍵在于刻度的標注，當ρ液 = 0時，F = 0.8 N，即拉力為0.8 N的數值處就作為液體密度計的零刻度。當F = 1 N時標注ρ液 = 0.2 g/cm3，當F = 1.2 N時標注ρ液 = 0.4 g/cm3，依次類推，因彈簧測力計的量程為F = 5 N，這時應標注ρ液 = 4.2 g/cm3。

二、彈簧測力計用作計數器

例2 為了分出一定數量的大頭針，現用電磁鐵和彈簧測力計來解決這個問題。請寫出改造方法，并簡單介紹使用方法。

解析：將電磁鐵掛在彈簧測力計的掛鉤上，如圖2所示，用電磁鐵吸引大頭針，在彈簧測力計的刻度盤上用大頭針的個數重新標度，做成直接測量大頭針個數的計數裝置。

刻度盤改造方法：將電磁鐵掛在彈簧測力計的掛鉤上，在此時指針指示的位置上標注零刻度，然后用電磁鐵吸引10個（或其他數量）的大頭針，標注此時彈簧測力計的刻度為10（個），逐漸增加大頭針的數量到20個，30個，40個……分別在彈簧測力計的刻度上標注20（個），30（個），40（個）等刻度值（標注的最大刻度值不超過原彈簧測力計最大刻度的位置）。

使用方法：可用新制造的稱量工具直接稱量出整十數量的大頭針個數，具體方法為：可增減大頭針的個數使指針指到所需的個數上，若所需要的大頭針個數太多，也可用新制作的稱量工具分幾次稱量出所需要的大頭針個數。