關于“彈力與彈簧伸長量的關系”的實驗

徐小林

實驗一、通過彈簧和鉤碼完成實驗

如圖1所示，安裝好鐵架臺，將一根彈簧一端固定在鐵架臺上，同時將刻度尺與彈簧豎直平行固定，記下此時的彈簧的長度（即彈簧的原長）.在彈簧下端掛上已知質量的鉤碼，則彈簧的彈力等于鉤碼的重力，記下此時彈簧的長度，從而得到彈簧的形變量；改變鉤碼的個數，獲得不同的彈簧拉力和形變量.把獲得的數據計人表格之中，利用坐標紙畫出F-x圖象（x為彈簧的形變量），經過試驗發現在誤差允許的范圍內，圖象為過原點的一條直線，說明了彈力和彈簧伸長量成正比關系.具體在操作的過程中要注意刻度尺的豎直放置，所掛鉤碼的重力在彈簧的勁度范圍之內.其實，真正完成實驗得到的圖象是如圖2所示的曲線，其原因是胡克定律中所說的形變量是線性一維彈性體的形變量，而我們的彈簧是二維截面材料，所以形變量比較大時就不嚴格按照正比關系，這里只研究形變量比較小的情況下.

實驗二、通過圓珠筆和砝碼完成實驗

如圖3所示，將圓珠筆用白色的硬紙板豎直固定，并在白色硬紙板上豎直固定刻度尺，讀出網珠筆的原長.在圓珠筆上放上一個砝碼，記下此時網珠筆的長度，從而得到網珠筆的壓縮量；改變砝碼的個數，記下不同的彈力和形變量，利用坐標紙畫出F-x圖象（x為彈簧的形變量），經過試驗發現在誤差允許的范圍內，圖象為過原點的一條直線，說明了彈力和彈簧壓縮量……