“力”是看不见、摸不着的，人们最初认识力是人类在劳动过程中通过肌肉紧张而感觉到的.经过进一步的学习，同学们可以通过物体运动状态的改变程度，或物体形变的程度来判断物体受到力的大小.但要想更为精确地测定力的大小，就需要借助专门的仪器――测力计.弹簧测力计就是一种利用弹力工作的测力计，因其制作简单、易于携带、操作简单等特点，所以比较常用.
一、弹簧测力计的制作原理
如图1中的a和c是两种常见的弹簧测力计，它们的主体结构就是如图b所示的弹簧.那么，它是如何来定量地反映力的大小呢？让我们通过一组实验来说明一下：
如图2所示，轻质弹簧的初始位置（以箭头所指位置为准）指在1.5，在其下方挂两个钩码后，箭头指向3.5；再增加一个钩码后，箭头指向4.5.
解析 当拉力（由钩码的重力产生）越大时，弹簧伸长越长.具体是，当挂两个钩码时，弹簧伸长量是2（3.5-1.5=2），而挂三个钩码时，其伸长是3（4.5-1.5=3），因此不难发现，弹簧的伸长量与拉力大小成正比.在1678年，英国著名的物理学家罗伯特?胡克在大量的实验基础上，得到了这一规律，即在弹性限度内，伸长量与拉力大小成正比.弹簧测力计的制作便依据此规律.
二、弹簧测力计的使用
胡克定律中，有一非常重要的条件：“在弹性限度内”.什么是弹性限度呢？弹性限度是指物体在受到外力作用时，在其内部所产生的抵抗外力的作用力不能超过某一极限值，若撤去外力，其形变可全部消失并恢复原状，这一极限值称为“弹性限度”.使物体发生形变的力若超过该值，即使外力撤消，物体也不能完全恢复原状.通常来说，这个极限值就是该测力计的量程.因此，在使用弹簧测力计之前，首先要观察其量程，避免过大的力损坏测力计.
其次，在使用前还应观察刻度盘上每一小格表示多少N（即分度值），如图3所示，其分度值是0.2N.
第三，要注意使用前校正零点，看指针是否指在零位置，如果不是，只需将指针在铁丝上的位置加以调节至零刻度线即可.有些弹簧测力计是通过调节面板来进行校零的.
第四，在使用过程中，所有的力都应沿弹簧的中心轴线方向施加在弹簧测力计上.读数时，观察者应使观察指针示数的视线与刻度线垂直，如图3所示.
三、弹簧测力计的工作原理
在使用弹簧测力计的过程中，有一操作细节必须引起同学们的重视，那就是“拉力应沿弹簧的中心轴线方向施加在弹簧测力计上”.这是为什么呢？我们知道弹簧测力计是通过弹簧自身产生的弹力进行工作的，而弹力的方向是与弹簧伸长的方向是相反的，如图4、图5所示.
现在，我们来分析弹簧产生的弹力和施加在弹簧上的力的关系.如图4，竖直向下的施加在弹簧上的拉力弹簧所产生的竖起向上弹力符合平衡力的条件，是一对平衡力，大小相等；同样，在图5中，秤钩上水平向左的拉力与弹簧所产生的弹力（水平向右）也是一对平衡力.
所以，在弹簧发生弹性形变时，其弹力的大小与其所受到的外力是一对平衡力，大小是相等的.弹簧测力计的工作原理正是利用这种二力平衡的关系间接测量各种力.
为了使此二力保持平衡，所以在使用的时候，一定要注意使拉力的方向沿弹簧的中心轴线方向施加，否则，会因外力的方向与弹力方向不在同一条直线上而无法平衡，从而使得读数不准确.
四、弹簧测力计注意事项
除了注意一些常规要求外，还有一些问题值得同学们思考和注意的：
1.关于存在摩擦，弹簧形变不正常的情况
在使用弹簧测力计时，有时会存在秤体内的摩擦问题，如秤钩与外壳、刻度盘等之间的接触摩擦等.因此在使用前，应当用手来回拉拽几次，以减少摩擦对测量结果的影响.如果弹簧已经明显变形，则应重新选择其他测力计，否则会造成读数错误.
2.在测量物体运动时的拉力、摩擦力等力时，要注意等示数稳定后再读数
一般的方法是控制速度，轻拉轻拽，待示数相对变化较小的时候适时读数.
3.关于弹簧测力计自重的问题
如图6所示，要注意题目中是否提及“轻质弹簧测力计”或“质量不计的弹簧测力计”等字样，否则，读数就会因为弹簧测力计的自重而偏大了.
4.关于双手拉弹簧时的读数问题
如图7所示，一位同学用双手分别拉着弹簧测力计的秤钩和提扣，力的大小均是1.2N，则弹簧测力计的示数为多少？此例中，如果不假思索地回答示数是2.4N.那就错了.
分析原因 我们可以把图7的左手的作用看成是图8中的墙壁所起的固定弹簧测力计一端的效果.倒过来思考：如果缺少了左手的用力（如左手松脱），那么右手在拉伸测力计的时候，一定是弹簧测力计无法固定，从而也不可能有示数.这种对比方法可以很好地帮助我们认识这一问题.
所以，在分析类似问题的时候，切不可以为所有的力都能显示在弹簧测力计的刻度板上.
五、典型例题讲析
例1 如图9所示，弹簧测力计的测量范围是 N，分度值为 N.弹簧测力计在测量前位于第二小格的A处，未作调整便用来测量手的拉力，指针位于B处，则手对弹簧测力计的拉力为 N.
解析 弹簧测力计在使用前必须明确其量程（测量范围）、分度值，以及校零.如果忘记校零，如本题所述，那么处理的方法就是要用读取的示数减去起始示数.
答案 0~5 0.2 2.0
例2 自制弹簧测力计时，测得弹簧原长5cm，当弹簧受5N拉力时，弹簧伸长0.5cm，则当弹簧受力后长度变为7cm时，所受外力的大小应是（ ）.
A．70N B．10N C．35N D．20N
解析 本题的解题依据是拉力与弹簧伸长量成正比的原理.所要注意的是伸长量而不是伸长到多长的问题.
当受5N拉力的时，伸长量=0.5cm；当长度变为７cm时，伸长量=7cm-5cm=2cm.通过计算，第二次伸长量是第一次伸长量的4倍，因此，拉力也就是第一次拉力的4倍，即20N.本题选D.
例3 赵明准备自己制作一个弹簧测力计，他找来弹簧、钩码、直尺、指针等器材.首先测出弹簧的长度L0=2.10cm，然后在弹簧下挂上不同的钩码，测出弹簧的长度L，算出比原长L0的伸长量△L=L-L0，填在如下表格中：
（１）从表中数据可以看出拉力F和弹簧伸长量△L的关系为： .
（2）赵明继续实验，得到下列数据：从这次数据看出，拉力达到 N时，拉力和弹簧伸长的关系就改变了．因此弹簧测力计的测量范围只能达到 N．
解析 （1）从表中数据可以找出这规规律：■＝■＝■
＝■……＝■
亦即弹簧的伸长△Ｌ与弹簧所受的拉力F成正比.
（2）从继续实验的表中数据可以发现：■＝■＝■≠■
≠■
说明了在一定范围内弹簧的伸长与弹簧所受的拉力成正比，超过了一定的范围，这一规律就不成立了.对于赵明所使用的这根弹簧，拉力F=11N时拉力和弹簧的伸长的关系就改变了，因而用此弹簧制作的弹簧测力计测量范围只是达到0~10N.
答案 （1）F与△Ｌ成正比 （2）11 0~10
例4 巧用弹簧测力计测大气压
当利用如图10所示的装置估测大气压时，我们推算一下：以一只直径为6cm的皮碗为例，其面积约为28cm2，那么在一个标准大气压下，其表面上承受的压力约为280N之多.而仅靠一只量程为5N（实验室用的量程）的测力计拉起，显然是不可行的.
另外，即使使用这样的测力计，那么皮碗的面积要足够小，实验器材中是无法提供的.
如何改进呢？同学们可以通过如图11所示的方法，借助杠杆的知识进行操作就可以了.
实验装置如图11.
答案 步骤：
1.将蘸水的塑料挂钩的吸盘放在光滑水平板上，挤出里面的空气.
2.按图11用弹簧测力计钩着挂钩缓慢往下拉，直到吸盘脱离板面.
3.记录刚刚拉脱时弹簧测力计的读数，根据杠杆平衡条件，求出大气对吸盘的压力.
4.再借助数学方法测出小塑料吸盘的直径D，算出半径r, 再测出其面积S=πr2，根据压强计算公式p=F/S引导学生分析得出：p=F/S=F/πr2，算出大气压的大小.
看似很简单的实验，蕴藏着无穷的潜力，它有利于激发学生创新的动机，培养学生的创新意识，实验拓展能让学生自己动手去做、去实践，从中可以发现很多的奥秘.
六、关于弹簧测力计问题的探究
1.小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系，利用如图12所示实验装置记录了相应实验数据如下：
（1）这项研究在实际中的应用是
.
（2）分析实验数据你可得到的结论：
.
答案 （1）弹簧测力计.
（2）在一定的范围内，弹簧的伸长与受到的拉力成正比.
（3）B
2.小刚在使用弹簧测力计的过程中发现，不论什么型号的弹簧测力计，它的刻度都是均匀的，他知道弹簧测力计是根据
的道理制成的.
他想：这只是一种定性的关系，会不会有某种定量关系呢？于是他设计并完成了以下的探究实验：将一根弹簧的一端固定在一块竖直放置的木板顶端，让弹簧能够自由地伸缩，然后将弹簧自然状态下底端所对的位置做上记号，刻上0，接着用1N、2N、3N……8N去拉弹簧，并把每一个接力作用下弹簧底端所对的位置做上记号，再测出每一个拉力下弹簧的伸长.
换用另外两根不同的弹簧重做上面的实验，记录的数据如下表：
第一根：
第二根：
第三根：
请你帮小刚分析以下数据并回答：
（1）该实验可得到的结论是（定量）
.
（2）根据你分析得出的结论，将小刚忘记填上的数据估计一下，并把你估计的数据填在空格中.（假定第二根弹簧实验后恢复原来的状态）
（3）用第三根弹簧做实验时，发现当用4N及以上的拉力时，弹簧的伸长规律发生了变化，帮小刚找找可能的原因是什么？
答案 拉力越大，弹簧伸长得越长
（1）在弹性限度内，拉力与伸长量成正比.
（２）
（3）超出了第三根弹簧的弹性限度.
4.小浩制作了一个弹簧测力计，如图13所示，弹簧一共20匝.经检验，该弹簧秤在测量范围内(0～5 N)示数是准确的.该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”，而且弹簧受拉力伸长时，各匝伸长的长度都相等.
有一次不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形，小浩把变形的3匝剪去，并把弹簧上端重新固定在O点，然后把指针C适当向下移，使它在弹簧测力计竖直放置时指针C仍然指在“O”刻线处.
（１）写出这个新改制的弹簧测力计受到的拉力F与它的示数F测的关系式并说明理由.
（２）用这个新改制的弹簧测力计称量一个重物，它的示数为4.0N，该物实重是多少？
答案 （１）对于一定的拉力F，弹簧改制前后每匝的伸长量是相同的，但改制后的弹簧只有17匝，故总的伸长量只有原来的17/20倍，而弹簧刻度的示数未变，因而示数F测与实际拉力F的关系为F测=17/20 F，或F=(20/17) F测≈1.18F测.
（２）已知F测=4.0N，故F=4.0×1.18N
=4.72N，即该物实重4.72 N.
在使用和学习弹簧测力计的过程中，同学们一定会发现不少与其相关的有价值的问题，希望上述知识能给你的学习带来有益的帮助.