弹簧测力计在很多力学实验中都要用到,如测重力、测摩擦力、测浮力、测压强、测机械效率、研究杠杆的平衡条件、研究滑轮的特点等等,在使用弹簧测力计时,分为水平使用、斜向上使用、斜向下使用三种情况,放置方法不同,对测量结果会产生影响,
例1 如图1所示,在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明手持吊环在竖直方向上对弹簧测力计校了零,然后在长木板上沿水平方向拉动铜块做匀速直线运动,测出的摩擦力_____实际摩擦力(填“大于”、“等于”或“小于”),(2009年茂名)
分析 在竖直方向对弹簧测力计校零时,弹簧受到自身和秤钩的重力作用而伸长一定的距离,此时调节指针指零。
再在水平方向使用弹簧测力计时,弹簧的伸长不再受自重和秤钩重力的影响,所以测力计的示数小于实际拉力,也即小于实际摩擦力(拉力与摩擦力是一对平衡力),设弹簧和秤钩的重力为G0,则此时测力计的示数比实际的摩擦力小G0。
例2 图2是测滑轮组机械效率的装置图,实验操作时,甲图应________地向上拉动弹簧测力计;乙图应_______地向下拉动弹簧测力计。
分析 匀速拉动弹簧测力计时,钩码被匀速提起,这样才能保证W有=Gh,当与弹簧测力计相连的绳与动滑轮接触时,拉力方向的改变会导致拉力力臂的变化,斜着向上拉时力臂变小,拉力变大,根据η=Gh/Fs×100%的计算公式可知,机械效率会变小,所以,为减小误差,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,当与弹簧测力计相连的绳与定滑轮接触时,拉力方向的政变不会导致拉力力臂的变化,所以对拉力方向没有限制。
例3 如果按图2乙装配滑轮组,实验前弹簧测力计在竖直方向校了零,则在做实验时,测出的拉力与实际拉力相比_____,算出的机械效率______,(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
分析 弹簧测力计在竖直方向校零时。弹簧受到自重和秤钩的重力而伸长,调节指针指零;倒置时,弹簧仍受弹簧和秤钩重力的作用,但与受到的拉力方向相反,所以测力计的示数小于实际的拉力,设弹簧和秤钩的重力为G0,倒置时测出的拉力比实际拉力小2G0,根据η=Gh/Fs×100%的计算公式可知,机械效率会偏大。