1、胡克定律及其拓展（传统实验）实验目的1.探究弹性限度内引起弹簧形变的外力 F 与弹簧的形变量 x 之间是否成正比，即验证 F x 是否成立； 2.探究弹性限度内弹簧的劲度系数与其匝数之间是否成反比，即验证 k 是1N否成立。3.用作图标记法直接获取 F-X 的图像实验原理胡克定律的表达式为 F=-kx 或F=-kx，其中 k 是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F 的单位是牛，x 的单位是米，它是形变量（弹性形变） ，k 的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。胡克的弹性定律指出：弹簧在发
2、生弹性形变时，弹簧的弹力 F 和弹簧的伸长量（或压缩量）x 成正比，即 F= -kx 。k 是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力与其伸长（或压缩）的方向相反。1.用弹簧挂钩上加一定质量的钩码，使得弹簧发生形变，其形变量（伸长量）为 x， 通 过 计 算 验 证 F x；2.控制弹簧的匝数 N，然后通过计算求出弹簧的劲度系数 k 并验证 k 。1N3.用作图标记法画出 F-X 图像实验器材刻度尺、铁架台（带铁夹）四个弹簧 白板 卷尺 钩码实验步骤课题一：1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度 l0；2.在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力 F1，用刻度尺测出弹簧此时长
3、度 l1；3.仿照步骤 2，得到 F2，F 3，F 4，F 5，F 6和 l2，l 3，l 4，l 5，l 6；4.换用另一根弹簧，重复 1-3 步；5.整理器材。课题二：1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度 l0；2.使弹簧匝数为 N1，在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力 F1，用刻度尺测出弹簧此时长度 l1；3.仿照步骤 2，得到 N2，N 3，N 4，N 5，N 6，F 2，F 3，F 4，F 5，F 6和l2，l 3，l 4，l 5，l 6；4.换用另一根弹簧，再重复 1-3 步 5 次；5.整理器材。图一图二 图三课题三：1.将四个弹簧悬挂在铁架台上，用毫米刻度尺量出弹簧的长度。
4、 2.在弹簧下挂 1 个钩码，用毫米刻度尺量出此时弹簧的长度 l1。 3.分别在弹簧下挂 2、3、4 个钩码，依次量出相应的弹簧长度 l2l3l4。 5.以力为纵坐标，以弹簧的伸长量为横坐标，在坐标纸上描点。 6.按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的直线。所画的点不一定正好在这条直线上，但要注意使直线两侧的点数大致相同7.用作图标记法直接获取 F-X 的图像8.整理器材实验数据的处理和分析课题一F（N） l0（ cm） l（ cm） x=l-l0（ cm） (Nm-1)kFx1 0.5 10.00 11.90 1.90 26.32 1.0 10.00 14.00 4.00 253
5、1.5 10.00 16.00 6.00 254 2.0 10.00 18.00 8.00 255 2.5 10.00 19.90 9.90 25.36 3.0 10.00 21.90 11.90 25.2F（N） l0（ cm） l（ cm） x=l-l0（ cm） (Nm-1)kFx1 0.5 9.50 12.80 3.30 15.2图四表一表二2 1.0 9.50 16.20 6.70 14.93 1.5 9.50 19.50 10.00 154 2.0 9.50 22.80 13.30 155 2.5 9.50 26.00 16.50 15.26 3.0 9.50 29.30 19.8
6、0 15.2课题二 F（N） l0（ cm）l（ cm） x=l-l0（ cm）(Nm-1)kFxN 11 0.5 8.10 9.60 1.50 33.3 30 0.0332 1.0 8.10 11.10 3.00 33.3 30 0.0333 1.5 8.10 12.60 4.50 33.3 30 0.0334 2.0 8.10 14.10 6.00 33.3 30 0.033F（N） l0（ cm）l（ cm） x=l-l0（ cm）(Nm-1)kFxN 11 0.5 10.00 12.50 2.50 20 50 0.0202 1.0 10.00 14.80 4.80 20.8 50 0.
7、0203 1.5 10.00 17.40 7.40 20.3 50 0.0204 2.0 10.00 19.80 9.80 20.4 50 0.020F（N） l0（ cm）l（ cm） x=l-l0（ cm）(Nm-1)kFxN 11 0.5 12.10 15.40 3.30 15.2 70 0.01432 1.0 12.10 18.70 6.60 15.2 70 0.01433 1.5 12.10 22.00 9.90 15.2 70 0.014表三表四表五34 2.0 12.10 25.20 13.10 15.3 70 0.0143数据处理课题一课题二表六表七课题三实验结论 1.在弹性限
8、度内，引起弹簧形变的外力 F 与弹簧的形变量 x 之间成正比关系，即 F x；2.在弹性限度内，弹簧的劲度系数与其匝数之间成反比关系，即 k 。1N误差分析1.在刻度尺读数时可能存在一定的偶然误差，但可以通过多次重复操作减少偶表八图五然误差对实验造成的影响；2.在控制弹簧匝数时，未保证每次操作时匝数为整数，造成偶然误差。3.系统误差，由于弹簧自身重力，测得的弹簧原长会有误差。注意事项1.在刻度尺读数时可能存在一定的偶然误差，多次重复操作，减小误差。2.实验中必须保证所测的力在弹簧的弹性限度内 3.保持弹簧竖直，别和白板有摩擦4.弹簧不宜过软以免弹簧被拉伸时超出它的弹性限度思考题（一）设计胡克定
9、律实验时，弹簧竖直悬挂好，还是水平放置好？水平放置好。二者细微的变化其实反映的是实验测量内容的问题: 弹簧竖直悬挂测量时, 由于弹簧自身重力的影响, 实际上测的不是弹力与形变量的关系, 而是弹簧弹力变化量与弹簧形变量的变化量之间的关系; 而弹簧水平放置测量的才是弹簧弹力与形变量的关系。（二）本实验中那些因素能够使实验结果产生误差?如何提高精度？1.用刻度尺读数时产生偶然误差。多次测量取平均值2.钩码质量不均。使用钩码前先用电子称称一下，挑选质量差不多的3.弹簧的重力而引起的弹簧原长 L0 不准。（三）使用作图标记法应当注意什么？按照坐标图中各点的分布与走向，尝试作出一条平滑的直线。所画的点不一定正好在这条直线上，但要注意使直线两侧的点数大致相同。
