【一等奖】关于简易弹簧测力计的制作与探究　　

重庆市八中宏帆初级中学2016级4班  王艺倩　　

指导教师  雷嘉陵　　

新闻中不止一次报道商家的不诚信行为，例如在超市购买食品时，常常缺斤少两，明明三斤的东西实际上只有两斤多甚至更少。这样的事例在你的生活中不知不觉便发生了，如何不被不良商家欺诈呢？如果我们随身携带一个简易的弹簧测力计，能够称量物体的实际质量，这个问题不就可以避免了？简易弹簧测力计便成为了这次探究的对象。　　

我查阅了相关的资料，结合老师课堂上讲述的知识，我准备了等长等粗的橡皮筋一根（　2米　）、图钉一盒、回形针一盒、针线一盒、小方木板一块、A₄白纸若干张、铅笔、若干等质量螺丝帽（　0.2kg　/颗）、铁架台、直尺等物品，准备动手来做一个简易弹簧测力计。　　

弹簧测力计又叫弹簧秤，是一种用来测量力的大小的工具，弹簧具有受力后产生与外力相应的变形的特性。称重时，弹簧弹性形变所产生的弹力与被测物的重量(重力)相平衡，故从形变量的大小即可测得被测物的重力,进而确定其质量。弹簧测力计的原理利用了转换法，力的大小虽然看不见摸不着，但弹簧的伸长量与力的大小有关，在弹性范围内，拉力越大，弹簧的伸长量就越大，我们就可以用弹簧的伸长量来表示力的大小。　　

简易弹簧测力计的制作过程（示意图如下）：

（1）我首先将　2米　的橡皮筋剪成　5cm　长的橡皮筋若干截，将其中5根等长等粗的橡皮筋两端用细线扎在一起。　　

（2）将A₄白纸用图钉固定在小方木板上，再将木板垂直地固定在铁架台上。　　

（3）在木板的上端用图钉把橡皮筋固定住，橡皮筋下端拴上回形针作为挂钩和水平指针（弯曲一下回形针的形状）。　　

（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，增加至2个、3个、4个、5个、6个，白纸上画出对应横线。　　

（6）标出每条横线对应力的大小，用直尺把每一大格等分成几小格，指明分度值和量程。　　

（7）实验记录数据如下表：　　

通过上述过程,简易弹簧测力计制作完毕,我也收获了如下知识：　　

（1）在制作过程中我发现橡皮筋的伸长量不但与橡皮筋的原始长度有关，也与我使用的橡皮筋的粗细（绑扎的橡皮筋根数）有关。　　

（2）在弹性限度内，橡皮筋所受拉力越大橡皮筋伸得越长；如果螺丝帽加得过多超过了弹性限度，橡皮筋将会被拉断或发生塑性形变（非弹性形变），这时橡皮筋不能恢复到原来的形状。　　

（3）在弹性限度内橡皮筋的伸长跟橡皮筋所受拉力成正比：　　

F₁/ F₂=△L₁/△L₂即0.4NN/ 0.2N=（　9.2cm　　-5.0cm　）/（　7.1cm　　-5.0cm　），这里不要将橡皮筋的伸长量与橡皮筋的总长度混淆，橡皮筋的伸长量是指橡皮筋受力时的总长度与橡皮筋不受力时的长度L₀之差，即△L=L- L₀。　　

（4）物体的这种弹性力定律是由英国力学家胡克又译虎克(Robert Hooke, 1635-1703) 于1678年发现的，也称胡克定律。实际上早于他1500年前，我国东汉的经学家和教育家郑玄（公元127-200）为《考工记·马人》一文的“量其力，有三钧”一句作注解中写到：“假设弓力胜三石，引之中三尺，驰其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”正确地提示了力与形变成正比的关系，而郑玄的发现要比胡克要早一千五百年，因此有物理学家认为胡克定律应称之为“郑玄-胡克定律”。 　　

根据胡克定律，橡皮筋或弹簧在弹性极限内的变形量与所受力的大小成正比，即F=K△L，其中K为物体的劲度系数或倔强系数，劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力，△L为弹簧的伸长量。在国际单位制中，F的单位是牛，△L是弹性形变量，单位是米， K的单位是牛/米。　　

（5）使用弹簧测力计测量力的大小和使用其他测量工具一样，使用前要“三看”：一看量程，二看分度值，三看指针是否指在零刻度线上。如果测量时指针在零刻度线下方一小格，则力的实际大小应减去这一小格代表的数值。　　

（6）生活中弹簧无处不在，弹簧具有测量功能、紧压功能、复位功能、缓冲功能以及储存能量的功能。弹簧在生产生活中有许多应用，例如汽车的减震器、机械钟表的发条、钢笔套上的夹片等，我国未来新型航母采用的弹射器就是利用蒸汽或者电磁储存能量，象一个隐形弹簧一样将舰载战斗机高速弹射到空中去。　　

物理来源于生活，它蕴涵着智慧和真理，只要学以致用，生活中的很多问题不就迎刃而解了吗？　　

点评：从生活出发，由新闻中被报道的不诚信行为引发思考，结合已有知识和查阅资料，探究了一个可随身携带的简易弹簧测力计。若有探究过程和简易弹簧测力计的实物图片就更完美了。难能可贵的是该生有学以致用的初步意识。