弹簧测力计可以倒过来调零吗?

弹簧测力计可以倒过来调零吗？

南京树人国际学校梅亚林 210003

弹簧测力计是实验室里常用的测量力的工具，在不考虑弹簧自重的

情况下，在弹簧测力计的一端的挂钩上施加拉力时，由于力的作用是相

互的，每一匝弹簧之间都会受到相同的拉力而被拉伸，各匝弹簧伸长的

总和就是整根弹簧的总伸长量。拉力越大，弹簧的伸长就越长，在弹簧

的弹性限度内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比，弹簧测力计就是根据

此原理而制成的。当弹簧测力计沿竖直正立使用时，弹簧在指针、拉杆

和拉钩的重力作用下而向下伸长，指针所指的位置并不是弹簧自然伸长

的位置，我们将这时指针所指的位置定为零刻度的位置，就可以避免指

针、拉杆和拉钩的总重对数据的干扰，在测量时拉钩所受到的向下的拉

力就等于指针指示的示数，也就是说弹簧测力计竖直正立使用时，校零

后的弹簧测力计的自重不影响测力计测力。

但在苏科版物理九年级上册第十一章“简单机械和功”两次出现用

倒挂的弹簧测力计测量拉力，第一次是“探究杠杆平衡条件”的实验,

其装置如图1所示；第二次是 “使用定滑轮的特点”的实验，其装置

如图2所示。如果将弹簧测力计倒过来使用的话，那么弹簧测力计的自

重会不会影响测力计的使用？又如何进行指针调零？

我们首先从弹簧测力计竖直正立使用谈起，如果我们用弹簧测力计

来“探究杠杆平衡条件”，将已调过零的弹簧测力计正挂在杠杆的右端，其装置如图3所示，使杠杆水平位置平衡，杠杆右端受到竖直向下的拉

力等于弹簧测力计的自重和手向下的拉力F，但弹簧测力计显示的读数

是手对它向下的拉力，所以在处理数据时，可以有两种方法，一是将弹

簧测力计的显示的示数和它的自重相加，二是先将弹簧测力计的读数调

为它的自重，然后进行测量。如果将弹簧测力计倒过来挂在杠杆的右端，竖直向下拉动弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，同样，这时杠杆受

到的力仍是弹簧测力计自重和手向下的拉力，但由于弹簧测力计的外壳

重的影响，它显示的读数不等于手向下的拉力F，因为在还没有用力向

下拉时，弹簧测力计上已有示数了，其大小等于弹簧测力计的外壳重，

所以在测量之前需要进行调零，弹簧测力计倒立使用进行调零一直是我

们教师不断探讨的问题，笔者发现众多的教师采取的是倒过来然后进行

调零的方法，笔者在经过仔细研究之后觉得此方法还是欠妥当，从原理

上来说是可行的，但从弹簧测力计的构造上发现存在着很大的漏洞。我

们不妨将弹簧测力计拆开来分析一下倒过来调零的原理。

将弹簧测力计水平放置，弹簧自然伸长，调节刻度板使弹簧的指针

指向零刻线O（见图4模型），然后将弹簧倒置，用手抓住弹簧测力计的

外壳，弹簧在拉杆、拉钩的重力作用下压缩，指针所指的位置为O1，弹

簧的形变量为△OO1，再将弹簧测力计倒挂在杠杆上，弹簧在外壳的重

力作用下被拉伸，指针所指的位置为O2，弹簧的形变量为△OO2，在不考虑弹簧自重的情况下，弹簧测力计的总重由拉杆、拉钩、外壳的重力相加，所以△O1O2就等于弹簧测力计的总重作用在弹簧上使其伸长的长度，如果用手抓住倒置的弹簧测力计的外壳，将指针调为零的话，也就是倒置时调节面板将指针的位置调为O1，那么弹簧测力计倒挂在杠杆上时它显示的读数就为其自身重力，用这样的弹簧测力计就可以直接测量杠杆受到的拉力了。

但事实是弹簧测力计里的弹簧不能压缩只能拉伸（见图5、图6），也就是说当用手抓外壳使弹簧测力计倒置时，指针的位置应该不会发生变化，但由于弹簧挂在里面的横杆上，位置没有固定死，所以当弹簧测力计倒置时指针也会下移，但已不是由于拉杆、拉钩的重力使弹簧压缩下移了。所以只有当弹簧测力计中的弹簧是既能拉伸又能压缩的弹簧，并且弹簧挂的位置固定的话，才可以用倒过来调零的方法调节弹簧测力计。

由上述分析可知弹簧测力计是不可以倒置调零的。所以笔者认为弹簧测力计倒过来使用，最好的调节方法应该借鉴苏科版教参中所提及的校对的方法，取两个弹簧测力计如图所示放置（见图7），秤钩相挂，测出乙弹簧测力计的重力，然后将乙弹簧测力计的示数调为自重，用校对过的乙弹簧测力计测量对杠杆的拉力，所显示的读数就等于杠杆受到的拉力了。