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②的三足座①上，竖直装一套筒④，套筒顶端安装0.1刻度的游标⑤，筒内插入刻有毫米度尺的钢管⑥，利用旋扭③通过里面的滑轮，链条可调节刻度铜管在

11用夹子○16供夹持套筒中升降，螺钉⑦供固定弹簧⑧之用，带小缺口的夹子⑩供夹持指示管○

平台套筒，旋扭○17调节平台○15的升降。本仪器另附有玻皿盘○13、铝盘○12和指标镜⑨。

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 30

2. 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=K△X。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0.5—1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0.5—1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）

弹簧弹性系数：

表2 游标读数

物体质量：

【七、实验心得】