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1、
胡克定律及其拓展（傳統(tǒng)實驗）
實驗目的
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，即驗證k是否成立。
3.用作圖標記法直接獲取F-X的圖像
實驗原理
胡克定律的表達式為F=-kx或△F=-kΔx，其中k是常數(shù)，是物體的勁度（倔強）系數(shù)。在國際單位制中，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（或縮短）單位長度時的彈力。
彈性定律是胡克最重要的發(fā)現(xiàn)之一，也是力學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，彈簧的彈力F和彈簧的伸長量（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，負號表示彈簧所產(chǎn)生的彈力與其伸長（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（伸長量）為x，通過計算驗證Fx；
2.控制彈簧的匝數(shù)N，然后通過計算求出彈簧的勁度系數(shù)k并驗證k。
3.用作圖標記法畫出F-X圖像
實驗器材
刻度尺、鐵架臺（帶鐵夾）四個彈簧 白板 卷尺 鉤碼
實驗步驟
課題一：
1.固定彈簧，用刻度尺測出彈簧長度l0；
2.在其彈性限度內(nèi)用鉤碼在彈簧掛鉤上加一個力F1，用刻度尺測出彈簧此時
3、長度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1-3步；
5.整理器材。
圖一
課題二：
1.固定彈簧，用刻度尺測出彈簧長度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力F1，用刻度尺測出彈簧此時長度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1-3步5次；
圖三
圖二
5.整理器材。
圖四
課題三：
1. 將四個彈簧懸掛在鐵架臺上，用毫米刻度尺量出彈簧的長度。
4、2.在彈簧下掛1個鉤碼，用毫米刻度尺量出此時彈簧的長度l1。
3.分別在彈簧下掛2、3、4個鉤碼，依次量出相應的彈簧長度l2l3l4。
5.以力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標，在坐標紙上描點。
6.按照坐標圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的直線。所畫的點不一定正好在這條直線上，但要注意使直線兩側的點數(shù)大致相同
7.用作圖標記法直接獲取F-X的圖像
8.整理器材
表一
實驗數(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
實驗結論
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)之間成反比關系，即k。
誤差分析
1.在刻度尺讀數(shù)時可能存在一定的偶然誤差，但可以通過多次重復操作減少偶然誤差對實驗造成的影響；
2.在控制彈簧匝數(shù)時，未保證每次操作時匝數(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，測得的彈簧原長會有誤差。
注意事項
1.在刻度尺讀數(shù)時可能存在一定的偶然誤差，多次重復操作，減小誤差。
2.實驗中必須保證所測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超出它的彈性限度
思考題
（
10、一）設計胡克定律實驗時，彈簧豎直懸掛好，還是水平放置好？
水平放置好。二者細微的變化其實反映的是實驗測量內(nèi)容的問題: 彈簧豎直懸掛測量時, 由于彈簧自身重力的影響, 實際上測的不是彈力與形變量的關系, 而是彈簧彈力變化量與彈簧形變量的變化量之間的關系; 而彈簧水平放置測量的才是彈簧彈力與形變量的關系。
（二）本實驗中那些因素能夠使實驗結果產(chǎn)生誤差?如何提高精度？
1. 用刻度尺讀數(shù)時產(chǎn)生偶然誤差。多次測量取平均值
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L0不準。
（三）
使用作圖標記法應當注意什么？
按照坐標圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的直線。所畫的點不一定正好在這條直線上，但要注意使直線兩側的點數(shù)大致相同。
胡克定律實驗報告
