一、制作弹簧测力计首先要找到弹簧,这个在家中并不容易找到合适的,找来找去,我发现可按动的笔里面带的弹簧可以用,下图就是我在孩子的旧文具中找到的这样一支笔,我准备用它前端的弹簧来制作一个弹簧测力计。
二、取出前端的弹簧如下图,这个弹簧其实它的拉伸能力有限,因为它的工作状态是压缩的,所以,我们换一个思路,我们利用“弹簧缩短的长度与所受压力也成正比”这一思路入手进行制作,这也算是“逆向思维”了。因为笔中的弹簧拉伸时很容易就会超过弹性限度,所以让它工作在被压缩状态更靠谱。
三、找一根刚好能从这根弹簧中穿过的空水笔芯,截取一部分备用。快用完的也行,反正截取一段后,剩下的部分也不影响使用,下图中的这根笔芯就还有五分之一没用完。
四、把弹簧穿在笔芯上,正合适。
五、用打火机把一端烧熔,然后迅速按在切割垫上,这样目的是让笔芯的一端形成突起。
六、突起刚好能够卡住弹簧,如下图。
七、找一个废水笔杆,在它尾端的堵头正中心用刀钻一个刚好能穿过上述水笔芯的小孔。如果条件允许,可以用合适的钻头来钻(因为我的锂电钻和钻头上期末拿到学校做教具了,疫情期间又不能出去拿回来,所以只好用手工来钻了)用小刀钻孔过程中要不断比对孔的大小和修整孔的形状,既得让笔芯能顺利穿过,又得保证摩擦很小。
八、钻好后取下堵头,并如下组装。
九、用红纸卷一个与笔芯直径差不多的纸筒。
十、用透明胶在纸筒外再缠一圈把以防散开。
十一、用刀把纸筒两端切整齐。
十二、用大头针从纸筒轴心穿过。
十三、把纸筒用大头针固定在笔芯上端。
十四、然后把它们一块装回到水笔杆上,如下图。
十五、按图中位置把笔杆切断。
十六、在笔杆顶端两侧各打一个小孔。
十七、然后穿入棉线系成绳套代替弹簧测力计的吊环。
十八、在笔芯底端穿一个大头针,并用尖嘴钳弯成钩形,当做挂钩,注意把大头针的针尖截去,以免伤人。如果有条件,请用铁锉把尖端锉平滑。
十九、找一个透明包装袋,从上面裁一条宽度合适的矩形塑料薄膜下来,把塑料薄膜紧紧缠在笔杆上。
二十、最后用纸胶带粘住开口处。注意纸胶带只粘塑料薄膜,不要粘笔杆,这样这个塑料薄膜可以在笔杆上自由地上下移动。
二十一、我们以红色纸筒的上端做为测力计的0刻度线位置,用铅笔把它的位置在纸胶带上标出来,注意要平视。
二十二、在它下端挂上已知重量的物品(注意挂的时候千万不要碰到塑料薄膜从而使它的位置发生偏移),使弹簧基本上快达到最大变形范围,这里我挂了6袋50g的洗衣机槽清洗剂共g,约3N。
二十三、然后在红色纸筒上端所对应的位置(3N)处用铅笔做一个标记。
二十四、配合刻度尺,在纸胶带上画出刻度,由于其缩短的距离较小,所以只能把它分度值画成0.2N。
二十五、现在弹簧测力计就制作完成了,记得使用前要先把它竖直放置,然后移动塑料薄膜调零,也就是说要把红色纸筒的位置对准0刻度线。
二十六、现在我们就可以使用它了,我们来试着称一个水杯的重力。
二十七、它的重力是2.2N,我用厨房的电子秤称了一下,杯子的质量为g(约2.4N),这个弹簧测力计的准确度还算是可以接受。
现在我们就能用它来做实验了。
附考题:测量小石块在水中受到的浮力
(一)实验过程
(二)试卷
(三)评分标准