胡克定律實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、 胡克定律及其拓展（傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.探究彈性限度內(nèi)引起彈簧形變的外力F與彈簧的形變量x之間是否成正比，即驗(yàn)證Fx是否成立； 2.探究彈性限度內(nèi)彈簧的勁度系數(shù)與其匝數(shù)之間是否成反比，即驗(yàn)證k是否成立。 3.用作圖標(biāo)記法直接獲取F-X的圖像 實(shí)驗(yàn)原理 胡克定律的表達(dá)式為F=-kx或△F=-kΔx，其中k是常數(shù)，是物體的勁度（倔強(qiáng)）系數(shù)。在國(guó)際單位制中，F(xiàn)的單位是牛，x的單位是米，它是形變量（彈性形變），k的單位是牛/米。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長(zhǎng)（或縮短）單位長(zhǎng)度時(shí)的彈力。 彈性定律是胡克最重要的發(fā)現(xiàn)之一，也是力學(xué)最重要基本定律之一。胡克的彈性定律指出

2、：彈簧在發(fā)生彈性形變時(shí)，彈簧的彈力F和彈簧的伸長(zhǎng)量（或壓縮量）x成正比，即F= -kx 。k是物質(zhì)的彈性系數(shù)，它由材料的性質(zhì)所決定，負(fù)號(hào)表示彈簧所產(chǎn)生的彈力與其伸長(zhǎng)（或壓縮）的方向相反。 1.用彈簧掛鉤上加一定質(zhì)量的鉤碼，使得彈簧發(fā)生形變，其形變量（伸長(zhǎng)量）為x，通過計(jì)算驗(yàn)證Fx； 2.控制彈簧的匝數(shù)N，然后通過計(jì)算求出彈簧的勁度系數(shù)k并驗(yàn)證k。 3.用作圖標(biāo)記法畫出F-X圖像 實(shí)驗(yàn)器材 刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）四個(gè)彈簧 白板 卷尺 鉤碼 實(shí)驗(yàn)步驟 課題一： 1.固定彈簧，用刻度尺測(cè)出彈簧長(zhǎng)度l0； 2.在其彈性限度內(nèi)用鉤碼在彈簧掛鉤上加一個(gè)力F1，用刻度尺測(cè)出彈簧此時(shí)

3、長(zhǎng)度l1； 3.仿照步驟2，得到F2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6和l2，l3，l4，l5，l6； 4.換用另一根彈簧，重復(fù)1-3步； 5.整理器材。 圖一 課題二： 1.固定彈簧，用刻度尺測(cè)出彈簧長(zhǎng)度l0； 2.使彈簧匝數(shù)為N1，在其彈性限度內(nèi)用鉤碼在彈簧掛鉤上加一個(gè)力F1，用刻度尺測(cè)出彈簧此時(shí)長(zhǎng)度l1； 3.仿照步驟2，得到N2，N3，N4，N5，N6，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5，F(xiàn)6和l2，l3，l4，l5，l6； 4.換用另一根彈簧，再重復(fù)1-3步5次； 圖三 圖二 5.整理器材。 圖四 課題三： 1. 將四個(gè)彈簧懸掛在鐵架臺(tái)上，用毫米刻度尺量出彈簧的長(zhǎng)度。

4、2.在彈簧下掛1個(gè)鉤碼，用毫米刻度尺量出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l1。 3.分別在彈簧下掛2、3、4個(gè)鉤碼，依次量出相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度l2l3l4。 5.以力為縱坐標(biāo)，以彈簧的伸長(zhǎng)量為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。 6.按照坐標(biāo)圖中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的直線。所畫的點(diǎn)不一定正好在這條直線上，但要注意使直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同 7.用作圖標(biāo)記法直接獲取F-X的圖像 8.整理器材 表一 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析 課題一 F（N） l0（cm） l（cm） x=l-l0（cm） (Nm-1) 1 0.5 10.00 11.90 1.90 26.3 2 1.0 10

5、.00 14.00 4.00 25 3 1.5 10.00 16.00 6.00 25 4 2.0 10.00 18.00 8.00 25 5 2.5 10.00 19.90 9.90 25.3 6 3.0 10.00 21.90 11.90 25.2 表二 F（N） l0（cm） l（cm） x=l-l0（cm） (Nm-1) 1 0.5 9.50 12.80 3.30 15.2 2 1.0 9.50 16.20 6.70 14.9 3 1.5 9.50 19.50 10.00

6、 15 4 2.0 9.50 22.80 13.30 15 5 2.5 9.50 26.00 16.50 15.2 6 3.0 9.50 29.30 19.80 15.2 表三 課題二 F（N） l0（cm） l（cm） x=l-l0（cm） (Nm-1) N 1 0.5 8.10 9.60 1.50 33.3 30 0.033 2 1.0 8.10 11.10 3.00 33.3 30 0.033 3 1.5 8.10 12.60 4.50 33.3 30 0.03

7、3 4 2.0 8.10 14.10 6.00 33.3 30 0.033 表四 F（N） l0（cm） l（cm） x=l-l0（cm） (Nm-1) N 1 0.5 10.00 12.50 2.50 20 50 0.020 2 1.0 10.00 14.80 4.80 20.8 50 0.020 3 1.5 10.00 17.40 7.40 20.3 50 0.020 4 2.0 10.00 19.80 9.80 20.4 50 0.020 表五 F（N） l

8、0（cm） l（cm） x=l-l0（cm） (Nm-1) N 1 0.5 12.10 15.40 3.30 15.2 70 0.0143 2 1.0 12.10 18.70 6.60 15.2 70 0.0143 3 1.5 12.10 22.00 9.90 15.2 70 0.0143 4 2.0 12.10 25.20 13.10 15.3 70 0.0143 數(shù)據(jù)處理 課題一 表六 表七 課題二 表八 課題三 圖五 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1.在彈性限度內(nèi)，引起彈簧形

9、變的外力F與彈簧的形變量x之間成正比關(guān)系，即Fx； 2.在彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與其匝數(shù)之間成反比關(guān)系，即k。 誤差分析 1.在刻度尺讀數(shù)時(shí)可能存在一定的偶然誤差，但可以通過多次重復(fù)操作減少偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響； 2.在控制彈簧匝數(shù)時(shí)，未保證每次操作時(shí)匝數(shù)為整數(shù)，造成偶然誤差。 3.系統(tǒng)誤差，由于彈簧自身重力，測(cè)得的彈簧原長(zhǎng)會(huì)有誤差。 注意事項(xiàng) 1.在刻度尺讀數(shù)時(shí)可能存在一定的偶然誤差，多次重復(fù)操作，減小誤差。 2.實(shí)驗(yàn)中必須保證所測(cè)的力在彈簧的彈性限度內(nèi) 3.保持彈簧豎直，別和白板有摩擦 4.彈簧不宜過軟以免彈簧被拉伸時(shí)超出它的彈性限度 思考題 （

10、一）設(shè)計(jì)胡克定律實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧豎直懸掛好，還是水平放置好？ 水平放置好。二者細(xì)微的變化其實(shí)反映的是實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)?nèi)容的問題: 彈簧豎直懸掛測(cè)量時(shí), 由于彈簧自身重力的影響, 實(shí)際上測(cè)的不是彈力與形變量的關(guān)系, 而是彈簧彈力變化量與彈簧形變量的變化量之間的關(guān)系; 而彈簧水平放置測(cè)量的才是彈簧彈力與形變量的關(guān)系。 （二）本實(shí)驗(yàn)中那些因素能夠使實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生誤差?如何提高精度？ 1. 用刻度尺讀數(shù)時(shí)產(chǎn)生偶然誤差。多次測(cè)量取平均值 2. 鉤碼質(zhì)量不均。使用鉤碼前先用電子稱稱一下，挑選質(zhì)量差不多的 3. 彈簧的重力而引起的彈簧原長(zhǎng)L0不準(zhǔn)。 （三） 使用作圖標(biāo)記法應(yīng)當(dāng)注意什么？ 按照坐標(biāo)圖中各點(diǎn)的分布與走向，嘗試作出一條平滑的直線。所畫的點(diǎn)不一定正好在這條直線上，但要注意使直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相同。