焦利氏称的使用(实验七)

南昌理工学院实验报告二OO 年 月 日课 程 名 称 大学物理 实验名称 焦利氏称的使用 班 级 姓 名 同组人 指导教师评定 签 名 【一、 实验名称】焦利氏称的使用【二、 实验目的】1、 掌握焦利氏秤的工作原理，学习焦利氏秤的使用方法。2、 学会用焦利氏秤测量弹簧的弹性系数。3、 学会用焦利氏秤测量微小物体的质量。【三、 实验原理】1、 焦利氏秤图1焦利氏秤实际上就是弹簧秤。但一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子上的，管外面套有外管，外管上有游标，旋转旋钮即可使管上下移动。利用焦利氏秤可测定负荷与弹簧伸长的关系，可以测量液体的的表面张力系数、物体的比重以及进行微小物体的重量的秤衡。其结构如图1所示：在装有水平调节螺丝的三足座上，竖直装一套筒，套筒顶端安装0.1刻度的游标，筒内插入刻有毫米度尺的钢管，利用旋扭通过里面的滑轮，链条可调节刻度铜管在套筒中升降，螺钉供固定弹簧之用，带小缺口的夹子供夹持指示管用夹子供夹持平台套筒，旋扭调节平台的升降。本仪器另附有玻皿盘、铝盘和指标镜。当上下移动管，使细金属杆上镜子的标线和玻璃管上的标线在镜中的像三者重合（以后简称三线重合）时，相当于弹簧秤对准零点，零点的读数可由管的刻度和外管上的游标读出。实验所用的合金丝绕制的弹簧共两种规格列表如下：弹簧形状合金丝直径（毫米）最大负荷（克）柱形 0.5 30锥形 0.6 302. 焦利氏秤的“三线对齐”使用方法在使用焦利氏秤时， 应是反光镜D上的水平刻线、玻璃管E的水平刻线各玻璃管水平刻线在反光镜D中的像重合，即“三线对齐”。用“三线对齐”方法可保证弹簧下端的位置始终是固定的，而弹簧伸长量X使可以用米尺和游标卡尺测量出来（也即将弹簧伸长前、后两次的读数之差测量出来）。读数方法和游标卡尺的读书方法完全一样。焦利氏秤的游标是十分游标，分度值是0.1mm。3、弹性系数的测量原理。根据胡克定律， 在弹性限度内，弹簧伸长量X与所加外力F成正比，即F=KX。式中K是弹簧弹性系数（也叫倔强系数）。对于一个特定的弹簧，K值是一定的。如果将已知重量的砝码加到砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上面的式子即可计算出该弹簧的K值。这一步称作是焦利氏秤的校准。焦利氏秤校准后只要测出弹簧的伸长量，就可以算出作用于弹簧上的外力F。 【四、 实验条件】焦利氏秤一台，玻皿盘一个，铝盘一个，指标镜一个，法码若干，三种不同规格弹簧各一个，待测金属一个。【五、 实验内容及步骤】1、 测定弹簧的弹性系数1）将合金丝直径（0.5毫米）、最大负荷（30克）规格的柱形弹簧的上端用螺钉固定住，指标管用夹子夹牢，穿过指标管在弹簧下端挂上指标镜，再在指标镜下面挂上铝盘，若指标镜与指标管接触，可用三足座上的水平螺丝及弹簧上端的夹头进行调节。使刻度尺的起始线对准游标的起始线，指标管和指标镜上的刻线对准，将标尺的读数记录在表1中。2）在铅盒中加0.51克重的砝码，转动旋扭使指标镜与指标管上的刻线始终对准，将标尺的读数记录在表1中。3）在步骤2)的基础上继续加法码，每次加0.51克，转动旋扭使指标镜与指标管上的刻线始终对准，将标尺的读数记录在表1，将此步骤重复9次。4）通过前面几步得到的数据找出所加负荷与弹簧伸长的关系，求出该弹簧的弹性系数。5）将1）5）中的弹簧换成形状为锥形，合金丝直径（0.6毫米），最大负荷（30克）的弹簧，测出其弹性系数。2、测量物体的重量 1）仪器安装如步骤1（合金丝直径0.5毫米、最大负荷30克规格的柱形弹簧），转动旋扭使指标镜与指标管上的刻线始终对准，将标尺的读数记录在表2中。2）在铝盘中放上待秤物体，并转动旋扭使指标镜与指标管上的刻度仍然对准。将标尺的读数记录在表2中。3）根据弹簧的伸长及前面测出的弹性系数计算出物体的重量。【七、数据分析】表1 游标尺读数（mm） 法码质量（g）0123