一、實驗目的

1．探究彈力與彈簧伸長的關系。

2．學會利用列表法、圖象法、函數法處理實驗數據。

3．驗證胡克定律。

二、實驗原理

1．如圖1所示，在彈簧下端懸掛鉤碼時彈簧會伸長，平衡時彈簧產生的彈力與所掛鉤碼的重力大小相等。

圖1

2．彈簧的長度可用刻度尺直接測出，伸長量可以由拉長后的長度減去彈簧原來的長度進行計算。這樣就可以研究彈簧的彈力和彈簧伸長量之間的定量關系了。

3．求彈簧的勁度系數：彈簧的彈力F與其伸長量x成正比，比例系數k＝x(F)，即為彈簧的勁度系數；另外，在F－x圖象中，直線的斜率也等于彈簧的勁度系數。

三、實驗器材

鐵架臺、彈簧、毫米刻度尺、鉤碼若干、坐標紙。

四、實驗步驟

1．按圖2安裝實驗裝置，記下彈簧下端不掛鉤碼時所對應的刻度l0。

圖2

2．在彈簧下端懸掛一個鉤碼，平衡時記下彈簧的總長度并記下鉤碼的重力。

3．增加鉤碼的個數，重復上述實驗過程，將數據填入表格，以F表示彈力，l表示彈簧的總長度，x＝l－l0表示彈簧的伸長量。

五、數據處理

1．以彈力F(大小等于所掛鉤碼的重力)為縱坐標，以彈簧的伸長量x為橫坐標，用描點法作圖。連接各點，得出彈力F隨彈簧伸長量x變化的圖線，如圖3所示。

圖3

2．以彈簧伸長量為自變量，寫出彈力和彈簧伸長量之間的函數關系，函數表達式中常數即為彈簧的勁度系數，這個常數也可據F－x圖線的斜率求解，k＝Δx(ΔF)。

六、

由于彈簧原長及伸長量的測量都不便于操作，存在較大的測量誤差，另外由于彈簧自身的重力的影響，即當未放重物時，彈簧在自身重力的作用下，已經有一個伸長量，這樣所作圖線往往不過原點。

七、注意事項

1．所掛鉤碼不要過重，以免彈簧被過分拉伸，超出它的彈性限度。

2．每次所掛鉤碼的質量差盡量大一些，從而使坐標上描的點盡可能稀一些，這樣作出的圖線精確。

3．測彈簧長度時，一定要在彈簧豎直懸掛且處于平衡狀態時測量，刻度尺要保持豎直并靠近彈簧，以免增大誤差。

4．描點畫線時，所描的點不一定都落在一條直線上，但應注意一定要使各點均勻分布在直線的兩側。

5．記錄數據時要注意彈力及彈簧伸長量的對應關系及單位。