在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。弹簧测力计就是利用弹簧的这种性质制成的(以前有弹簧缩短量与压力成正比的性质制成的弹簧测力计,可以用来测量压力,现在没人提了),这就决定了弹簧测力计只能直接测量拉力。
其他的力不能用弹簧测力计直接测得,但有时可以用弹簧测力计间接测得,比如重力和滑动摩擦力,如果换算成弹簧测力计上的拉力就可以用弹簧测力计测得。
1.重力。在垂直弹簧测力计下悬挂一个物体。当物体静止时,弹簧测力计的指示器就是物体受到的重力。
原理:物体悬挂在弹簧测力计下方,受到弹簧测力计垂直向下的重力G和垂直向上的拉力F。物体静止时,两个力平衡,当然大小相等,即F=G,同时物体对弹簧测力计施加一个垂直向下的拉力F’。F和F '是一对相互作用的力,当然大小相等,即F=F '所以F'=G,即弹簧测力计的指针等于物体的重力。
2.滑动摩擦。把一个物体放在水平面上,用弹簧测力计拉着物体沿水平方向匀速直线运动,那么弹簧测力计的指示就是物体上滑动摩擦力的大小。
原理:物体在水平面上运动时,受到水平面的滑动摩擦力F和弹簧测力计在水平方向的拉力F。物体匀速直线运动,两个力平衡。当然,大小相等,即F=F .同时,物体对弹簧测力计施加的拉力F 'F和F '是一对相互作用力,当然,大小相等,即F=F '所以F'=F,即弹簧测力计的指针是滑动摩擦力的大小。
不难看出,问题的关键是创造条件,使被测力(重力和滑动摩擦力)与弹簧测力计的拉力达到平衡。不同的是,测量重力时,物体是静止的,测量滑动摩擦力时,使物体沿水平面作匀速直线运动。其实在测量重力的时候,也可以让物体匀速直线运动,但是说起来容易做起来难。即测量滑动摩擦力时,使物体匀速直线运动只是近似的。没有人能保证物体以绝对匀速直线运动。此外,还有另一个缺点,即在弹簧测力计运动过程中很难准确读数。然而,物体必须相对运动。所以很多资料中的改进方法是将弹簧测力计水平固定,将物体挂在弹簧测力计上,在物体下面放一块水平的长板。拉水平长板时,弹簧测力计的指标是滑动摩擦力。
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