最后更新: 2025-04-22 19:05 查看: 417 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

试验：探究弹簧弹力与形变量的关系

## 试验原理
(1)如图所示，弹簧下端悬挂钩码时会伸长，平衡时弹簧产生的弹力与所挂钩码的重力大小**相等**

(2)用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，以纵坐标表示弹力大小F，以横坐标表示弹簧的**伸长量x**
，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可得出弹力大小与形变量间的关系.
 ![图片](/uploads/2024-12/200a1e.jpg)
 
 2.实验器材
铁架台、弹簧　　　、**刻度尺**、钩码若干　　　　　、坐标纸等.
 
 3.实验步骤
(1)将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长.
(2)如图所示，在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出
此时弹簧的长度l1，记录m1和l1，得出弹簧的伸长量
x1，将这些数据填入自己设计的表格中.

(3)改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m2、m3、m4、m5和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5，并得出每次弹簧的伸长量x2、x3、x4、x5.
 ![图片](/uploads/2024-12/251d52.jpg)
 
 4.数据处理
(1)以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图.用平滑的曲线(包括直线)连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线.
(2)以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数表达式.首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数.
(3)得出弹力和弹簧形变量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义.

5.注意事项
(1)不要超过弹性限度：实验中弹簧下端挂的钩码不要太多，以免弹簧被过度拉伸，超过弹簧的弹性限度.
(2)尽量多测几组数据：要使用轻质弹簧，且要尽量多测几组数据.
(3)观察所描点的走向：本实验是探究型实验，实验前并不知道其规律，所以描点以后所作的曲线是试探性的，只是在分析了点的分布和走向以后才决定用直线来连接这些点.
(4)统一单位：记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位.

`例` 如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与形变量的关系.
 ![图片](/uploads/2024-12/9d93b2.jpg)
 
 (1)为完成实验，还需要的实验器材有： 
 (2)实验中需要测量的物理量有：
 (3)图乙是弹簧弹力F与弹簧形变量x的F－x图线，由此可求出弹簧的劲度系数为 _____  N/m.图线不过原点是由于___
  ![图片](/uploads/2024-12/1d67ef.jpg)
 
 (4)为完成该实验，设计实验步骤如下：
A.以弹簧形变量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x，F)对应的点，
　并用平滑的曲线连接起来
B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0
C.将铁架台固定在桌子上，并将弹簧的一端系在横梁上，在弹簧附近竖
　直固定一把刻度尺
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码
　静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码

E.以弹簧形变量为自变量，写出弹力与形变量的关系式，首先尝试写成
　一次函数，如果不行，则考虑二次函数
F.解释表达式中常数的物理意义
G.整理仪器
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_

解：（1）刻度尺
根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和挂上钩码后的长度.

（2）弹簧原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度
根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与弹簧对应的长度.

(3)取题图乙中(0.5 cm,0)和(3.5 cm,6 N)两个点，代入ΔF＝kΔx，解得k＝200 N/m，由于弹簧自身的重力影响，使得实验中弹簧不加外力时就有形变量.

(4)根据实验操作的合理性可知，实验步骤的先后顺序为CBDAEFG.

`例`　一兴趣小组想

免费注册看余下 70%

非VIP会员每天5篇文章，开通VIP 无限制查看

《高等数学》难点解析

高数教程 泰勒公式切线与法线切平面与法平面驻点·拐点·极值点·零点间断点渐进线瑕积分欧拉方程伯努利方程 Abel 收敛定理偏导数的几何意义偏导数的几何意义梯度数量场与向量场多元函数极值拉格朗日算子通量与散度环流量与旋度格林公式高斯公式斯托克斯公式三大公式比较傅里叶级数极坐标微元点法式方程变上限定积分 X型计算面积 Y型计算面积微分的意义渐近线间断点 y''+py'+qy=f(x)方程高斯黎曼傅里叶变换(复数) 拉普拉斯变换(复数)

高等数学测评 函数与极限一元函数微分学一元函数积分学微分方程空间向量与代数多元微分学多元积分学无穷级数

《线性代数》难点解析

线代教程 近世代数对数学的整体思考线性的意义矩阵乘法(列视角) 矩阵乘法(行视角) 矩阵左乘矩阵右乘逆矩阵求解方程组阶梯形矩阵的求法方程组解的判定四阶行列式的计算线性变换的意义线性空间向量组的等价线性空间的几何意义基础解系的求法施密特正交化特征值与特征向量的意义矩阵相似的几何意义矩阵可对角化的理解秩的意义(向量版) 秩的意义(方程版) 二次型的意义

线性代数测评 行列式矩阵向量空间

《概率论与数理统计》难点解析

概率教程 置信区间与上a分位数概率中的“取”与“放” 贝叶斯公式全概率公式泊松分布指数分布伽玛分布二维密度图的意义卷积的意义相关系数的意义 k阶矩是与矩母函数卡方分布的作用单正态区间估计理解假设检验理解切比雪夫不等式中心极限定理

概率统计测评 事件与概率一维随机变量与事件多维随机变量与事件随机变量的数字特征大数定律与中心极限定理统计量与抽样分布参数估计假设检验

上一篇：共点力的平衡条件及应用

下一篇：试验：探究两个互成角度的力的合成规律

本文对您是否有用？有用 (0) 无用 (0)