徐小林

實(shí)驗(yàn)一、通過(guò)彈簧和鉤碼完成實(shí)驗(yàn)

如圖1所示，安裝好鐵架臺(tái)，將一根彈簧一端固定在鐵架臺(tái)上，同時(shí)將刻度尺與彈簧豎直平行固定，記下此時(shí)的彈簧的長(zhǎng)度（即彈簧的原長(zhǎng)）.在彈簧下端掛上已知質(zhì)量的鉤碼，則彈簧的彈力等于鉤碼的重力，記下此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，從而得到彈簧的形變量；改變鉤碼的個(gè)數(shù)，獲得不同的彈簧拉力和形變量.把獲得的數(shù)據(jù)計(jì)人表格之中，利用坐標(biāo)紙畫(huà)出F-x圖象（x為彈簧的形變量），經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi)，圖象為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明了彈力和彈簧伸長(zhǎng)量成正比關(guān)系.具體在操作的過(guò)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(nèi).其實(shí)，真正完成實(shí)驗(yàn)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(shuō)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(shí)就不嚴(yán)格按照正比關(guān)系，這里只研究形變量比較小的情況下.

實(shí)驗(yàn)二、通過(guò)圓珠筆和砝碼完成實(shí)驗(yàn)

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(wǎng)珠筆的原長(zhǎng).在圓珠筆上放上一個(gè)砝碼，記下此時(shí)網(wǎng)珠筆的長(zhǎng)度，從而得到網(wǎng)珠筆的壓縮量；改變砝碼的個(gè)數(shù)，記下不同的彈力和形變量，利用坐標(biāo)紙畫(huà)出F-x圖象（x為彈簧的形變量），經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在誤差允許的范圍內(nèi)，圖象為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，說(shuō)明了彈力和彈簧壓縮量成正比關(guān)系.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不管彈簧壓縮還是拉伸其彈力均與其形變量成正比.

實(shí)驗(yàn)三、通過(guò)位移和力傳感器精確完成實(shí)驗(yàn)

上述兩種實(shí)驗(yàn)，由于彈簧自身有重力，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，測(cè)量比較的不是形變量和彈力之間的關(guān)系，應(yīng)該是彈簧彈力變化量和形變變化量之間的關(guān)系.為了消除彈簧自身的影響及完成測(cè)量的連續(xù)性，可以改進(jìn)如下：

實(shí)驗(yàn)所需要的器材有位移傳感器，力傳感器，夾子，軌道，小車，數(shù)據(jù)采集器，電腦及DIS軟件.按照如圖4所示的安裝好實(shí)驗(yàn)器材，將力傳感器和位移傳感器固定在軌道一端，力傳感器與彈簧的一端相連，彈簧的另一端與小車相連接，小車上固定位移傳感器的另一部分；開(kāi)始讓彈簧處于原長(zhǎng)，移動(dòng)小車?yán)鞆椈?，力傳感器讀出彈簧的拉力，同時(shí)小車的位移即為彈簧的形變量，將兩個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，利用軟件繪制出圖象.去除離散的點(diǎn)，舍去前面變彎曲曲線的幾個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，選取“直線擬合”可以得到一條直線，更加精確的驗(yàn)證和探究了彈力與彈簧伸長(zhǎng)量成正比關(guān)系.此實(shí)驗(yàn)將將彈簧水平放置就可以克服彈簧重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，另外利用傳感器讓數(shù)據(jù)測(cè)量更加精確.endprint