定义 利用弹簧受力伸长原理,测量力的大小的工具,核心是将不可见的力转化为可见的长度变化。
从哪来 建立在“质量概念”之上。质量是物体所含物质的多少,是产生重力(万有引力)的基础,而弹簧测力计在竖直方向主要测量的正是由质量决定的重力。
为什么 胡克定律指出,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比。因为力的作用效果之一是使物体发生形变,且这种形变程度与力的大小存在线性关系,所以可以通过标定刻度,将“力的大小”量化为“弹簧伸长的长度”,从而实现测量。
生活类比法
适合
形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。
拿一根橡皮筋,让学生用手拉。问:“拉得越用力,橡皮筋变长越多吗?”让学生感受“力”和“长度”的对应关系。告诉学生,弹簧测力计就是把这个“橡皮筋”做成了精密仪器,上面标了数字,让你不用猜,直接读数。
逻辑推导法
适合
逻辑严密、喜欢探究原理的学生。
从“力的作用效果”切入。力有两个效果:改变运动状态、改变物体形状。我们看不见力,但能看见形变。如果形变大小能唯一确定力的大小,就能测量。通过实验验证:挂1N钩码,伸长x;挂2N,伸长2x。结论:伸长量与力成正比。因此,刻度是均匀的,可以量化。
工程应用法
适合
动手能力强、关注实际应用的学生。
展示一个损坏的弹簧测力计和一个完好的。问:“为什么坏了就不能用了?”引导学生发现弹簧被拉过头(超过弹性限度),回不去了,刻度就不准了。强调“量程”和“弹性限度”是工程设计的核心约束,测量工具必须在安全范围内工作才有效。