【分析】
要制作符合要求的弹簧测力计,需围绕弹簧测力计的工作原理展开思考:首先,确定两个关键基准刻度,即不受力时的0N刻度和受5N拉力时的5N刻度;接着,根据分度值0.2N的要求,计算0N到5N之间的等份数,利用弹簧在弹性限度内伸长量与拉力成正比的特性,均匀划分刻度即可。同时,刻度均匀的原因也源于这一原理,即相同拉力变化对应相同的弹簧伸长量。
【解析】
1. 确定零刻度线:将弹簧自然悬挂,使其不受任何拉力,待指针稳定后,在刻度盘上指针所在位置标注“0”,此为0N刻度线。
2. 确定5N刻度线:将重5N的标准物体挂在弹簧下端,待弹簧静止、指针位置稳定后,在该位置标注“5N”,此为最大测量值刻度线(已知该拉力在弹簧弹性限度内)。
3. 划分分度值刻度:计算0N到5N之间的等份数:$ \frac{5\,\mathrm{N}}{0.2\,\mathrm{N}} = 25 $,将0N与5N刻度线之间的长度均匀划分成25等份,每一等份对应0.2N,依次标注出0.2N、0.4N、……、4.8N的刻度线。
4. 刻度均匀的原因:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,即拉力的变化量与弹簧伸长量的变化量比值恒定,因此相邻相同拉力差对应的弹簧伸长量相同,刻度均匀分布。
【答案】
制作及刻度确定步骤:
1. 把弹簧自然悬挂,指针所在位置标注为“0”刻度线(对应0N);
2. 将5N的标准物体挂在弹簧下端,指针稳定后,标注该位置为“5N”刻度线;
3. 将0N与5N刻度线间的长度均匀分成25等份,每一等份对应0.2N,依次标注出0.2N、0.4N……4.8N的刻度线,完成弹簧测力计制作。
刻度均匀的原因:在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,相同拉力变化对应的伸长量相同,故刻度均匀。
【知识点】
1. 弹簧测力计原理
2. 刻度标定方法
【点评】
本题通过实操探究的形式,考查对弹簧测力计核心工作原理的理解与应用。需掌握基准刻度的确定逻辑,以及根据分度值计算等份数的方法,理解刻度均匀的本质是弹簧的线性形变特性,有助于深化对测量工具制作原理的认知。
【难度系数】
0.7