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弹簧测力计是实验室常用的仪器,是利用了弹簧受力发生形变的原理来测量力的大小的。通过创新,我们还可以扩展弹簧测力计其他方面的应用。
一、弹簧测力计用作液体密度计
例1 某课外兴趣小组,将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后,用如图1所示的弹簧测力计称重,记录了如下数据。
经过分析,小亮同学发现弹簧测力计的示数与液体的密度存在一定的规律,于是他将弹簧測力计和小桶改装成了一个液体密度计。使用时,只需将小桶装满待测液体,就可以从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度。请简要写出改制的方法。
解析:首先,弹簧测力计示数F由小桶本身重力G桶及所盛液体G液 = ρ液gV桶两部分组成,即F = G桶 + G液 = G桶 + ρ液gV桶,根据已知条件和表格中数据可列以下方程: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,此时关键在于刻度的标注,当ρ液 = 0时,F = 0.8 N,即拉力为0.8 N的数值处就作为液体密度计的零刻度。当F = 1 N时标注ρ液 = 0.2 g/cm3,当F = 1.2 N时标注ρ液 = 0.4 g/cm3,依次类推,因弹簧测力计的量程为F = 5 N,这时应标注ρ液 = 4.2 g/cm3。
二、弹簧测力计用作计数器
例2 为了分出一定数量的大头针,现用电磁铁和弹簧测力计来解决这个问题。请写出改造方法,并简单介绍使用方法。
解析:将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上,如图2所示,用电磁铁吸引大头针,在弹簧测力计的刻度盘上用大头针的个数重新标度,做成直接测量大头针个数的计数装置。
刻度盘改造方法:将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上,在此时指针指示的位置上标注零刻度,然后用电磁铁吸引10个(或其他数量)的大头针,标注此时弹簧测力计的刻度为10(个),逐渐增加大头针的数量到20个,30个,40个……分别在弹簧测力计的刻度上标注20(个),30(个),40(个)等刻度值(标注的最大刻度值不超过原弹簧测力计最大刻度的位置)。
使用方法:可用新制造的称量工具直接称量出整十数量的大头针个数,具体方法为:可增减大头针的个数使指针指到所需的个数上,若所需要的大头针个数太多,也可用新制作的称量工具分几次称量出所需要的大头针个数。
一、弹簧测力计用作液体密度计
例1 某课外兴趣小组,将塑料小桶中分别装满已知密度的四种不同液体后,用如图1所示的弹簧测力计称重,记录了如下数据。
经过分析,小亮同学发现弹簧测力计的示数与液体的密度存在一定的规律,于是他将弹簧測力计和小桶改装成了一个液体密度计。使用时,只需将小桶装满待测液体,就可以从弹簧测力计指针指示的位置直接读出液体的密度。请简要写出改制的方法。
解析:首先,弹簧测力计示数F由小桶本身重力G桶及所盛液体G液 = ρ液gV桶两部分组成,即F = G桶 + G液 = G桶 + ρ液gV桶,根据已知条件和表格中数据可列以下方程: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,此时关键在于刻度的标注,当ρ液 = 0时,F = 0.8 N,即拉力为0.8 N的数值处就作为液体密度计的零刻度。当F = 1 N时标注ρ液 = 0.2 g/cm3,当F = 1.2 N时标注ρ液 = 0.4 g/cm3,依次类推,因弹簧测力计的量程为F = 5 N,这时应标注ρ液 = 4.2 g/cm3。
二、弹簧测力计用作计数器
例2 为了分出一定数量的大头针,现用电磁铁和弹簧测力计来解决这个问题。请写出改造方法,并简单介绍使用方法。
解析:将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上,如图2所示,用电磁铁吸引大头针,在弹簧测力计的刻度盘上用大头针的个数重新标度,做成直接测量大头针个数的计数装置。
刻度盘改造方法:将电磁铁挂在弹簧测力计的挂钩上,在此时指针指示的位置上标注零刻度,然后用电磁铁吸引10个(或其他数量)的大头针,标注此时弹簧测力计的刻度为10(个),逐渐增加大头针的数量到20个,30个,40个……分别在弹簧测力计的刻度上标注20(个),30(个),40(个)等刻度值(标注的最大刻度值不超过原弹簧测力计最大刻度的位置)。
使用方法:可用新制造的称量工具直接称量出整十数量的大头针个数,具体方法为:可增减大头针的个数使指针指到所需的个数上,若所需要的大头针个数太多,也可用新制作的称量工具分几次称量出所需要的大头针个数。