实验验证平行四边形定则和胡克定律
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讲义编号：
2.5实验验证平行四边形法则
探究弹力与弹簧伸长的关系
知识梳理
一、验证力的平行四边形定则
1．实验目的
验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则．
2．实验原理
①等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示．
②平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示．
③验证：比较F和F′的大小和向是否相同，若有误差允的围相同，则验证了力的平行四边形定则．
3．实验器材
木板、白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)．4．实验步骤
①用图钉把白纸钉在水平桌面上的木板上．
②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套．
Word资料.
③用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O 点的位置及此时两细绳的向．
④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．
⑤只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示．
⑥比较力F′与平行四边形定则求出的合力F在大小和向上是否相同．
⑦改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次．
5．实验注意事项
①在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．
②用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜．
③读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧与测力计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦．读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度，在合力不超出量程及橡皮条在弹性限度的前提下，测量数据尽量大一些．
④细绳应适当长一些，便于确定力的向．不要直接沿细绳向画直线，应在细绳两端画两个射影点．取掉细绳后，连直线确定力的向．
⑤以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉，读数相同为宜．
⑥在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些．
6．实验误差分析
①读数误差
减小读数误差的法：弹簧测力计数据在允的情况下，尽量大一些．读数时眼睛一定要正视刻度尺，要按有效数字正确读数和记录．
②作图误差
减少作图误差的法：作图时两力的对边一定要平行．两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大．二、探究弹力和弹簧伸长的关系
1．实验目的
①探究弹力和弹簧伸长的关系．
②学会用列表法和图象法处理实验数据．
③培养用所学知识探究物理规律的能力．
2．实验原理
在竖直悬挂的轻弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹力大小等于钩码的重力．用刻度尺量出弹簧的
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Word 资料.
伸长量，改变钩码数量，重复上面实验，就可以定量地找出弹力与伸长量之间的关系．
3．实验器材
铁架台、毫米刻度尺、被探究弹簧、钩码(几个)、坐标纸、三角板、重垂线、铅笔 .
4．实验步骤
①将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l 0，即原长．
②如图所示，将已知质量的钩码挂在弹簧的下端，在平衡时测量弹簧的总长并测出钩码的重力，填写在记录表格里.
1
2 3 4 5 6 7 F /N
l /cm
Δx /cm
③改变所挂钩码的数量，重复前面的实验过程多次．
④以弹力为纵坐标，以弹簧伸长量为横坐标，建立坐标系，根据所测数据描点．
5．数据处理
①列表分析：分析列表中弹簧的拉力F 与对应弹簧的伸长量Δx 的关系，可以先考虑F 和Δx 的乘积关系，再考虑F 和Δx 的比值关系，也可以考虑F 和Δx 2
关系或F 和Δx 关系等．结论：F Δx
为常数，即F ＝k Δx . ②图象分析：利用表格中对应的F 和Δx ，作出F －Δx 图象，此图象为过原点直线(如图所示)，即F 和Δx 成正比例关系．
6．误差分析
①本实验的误差来源之一是由弹簧拉力大小的不稳定造成的．因此，使弹簧的悬挂端固定，另一端通过悬挂钩码来充当对弹簧的拉力，可以提高实验的准确度．
②弹簧长度的测量，是本实验的主要误差来源．所以，测量时尽量精确地测量弹簧的长度．
③描点、作图不准确．
7．注意事项
①每次增减钩码测量有关长度时，均需保证弹簧及钩码不上下振动而处于静止状态，否则，弹簧弹力将可能与钩码重力不相等．
②弹簧下端增加钩码时，注意不要超过弹簧的限度．
③测量有关长度时，应区别弹簧原长L0，实际总长L及伸长量Δx三者之间的不同，明确三者之间的关系．
④建立平面直角坐标系时，两轴上单位长度所代表的量值要适当，不可过大，也不可过小．8．实验改进
上述实验中弹簧竖直，其重力对弹簧的形变量有一定影响，且人为处理弹力大小F和弹簧伸长Δx误差较大 .若能按以下式，误差将明显降低．
将弹簧水平放置，且一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，对弹簧施加变化的作用力(拉力或推力)时，电脑上得到弹簧弹力和弹簧形变量的关系图象(如图所示)，分析图象得出结论．
典型例题
考点1.理解平行四边形定则的原理，合力安排实验步骤，科学的记录，处理实验数据【例1】在做“验证力的平行四边形定则”实验时，(1)除已有的器材(木板、白纸、弹簧秤、细绳套、刻度尺、图钉和铅笔)外，还必须有_______和________．
(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须( )
A．每次将橡皮条拉到同样的位置
..
Word 资料.
B ．每次把橡皮条拉直
C ．每次准确读出弹簧秤的示数
D ．每次记准细绳的向
(3)为了提高实验的准确性，减小误差，实验中应注意什么？
(4)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验结果如图所示，其中A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳结点的位置．图中____________是力F 1与F 2的合力的理论值；____________是力F 1与F 2的合力的实验值．通过把____________和____________进行比较，验证平行四边形定则．
【解析】 (1)
根据实验器材要求可知，还必须有橡皮条和三角板(用来作平行四边形)；
(2)根据实验原理知(2)的正确答案为A ；(3)实验中应注意：①选用弹性小的细绳；②橡皮条、细绳和弹簧秤的轴应在同一平面上，且与板面平行贴近等；(4)F ，F ′，F ，F ′.在本实验中，按照平行四边形定则作出的合力为F 1和F 2的合力的理论值，而用一个弹簧秤拉时测出的力为F 1和F 2的合力的实验值．
变式探究1(2009·高考)某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋(遵循克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：如右图所示，将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A 、B 上，另一端与
第三条橡皮筋连接，结点为O ，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物．
(1)为完成实验，下列操作中必需的是________．
a ．测量细绳的长度
b ．测量橡皮筋的原长
c ．测量悬挂重物后橡皮筋的长度
d ．记录悬挂重物后结点O 的位置
(2)钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的法是
________________________________________________________________________.
【解析】(1)必需测量橡皮筋的原长和悬挂重物后橡皮筋的长度，这样才能确定橡皮筋的伸长量，确定各力的大小，还需记录悬挂重物后结点O的位置，同时记下三条橡皮筋所在的向，以便确定各拉力的向，根据平行四边形定则作出合力的图示．因此，必需的操作是b、c、d.
(2)改变条件再次验证可采用更换不同的小重物的法．
【答案】(1)bcd (2)更换不同的小重物
考点2.探究弹力与弹簧伸长关系的注意事项与数据处理
【例2】(1)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说确的是
( )
A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度
B．用悬挂钩码的法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量
D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等
(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上钩码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的( )
【解析】本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，还有用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系．
(1)本实验中应以所研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度通过增减钩码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧伸长的关系，所以选A、B.
(2)考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x>0，所以选C.
【答案】(1)AB (2)C
变式探究2某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k.做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2；……；挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7.
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Word 资料.
(1)下表记录的是该同学已测出的6个值，其中有两个数值在记录时有误，它们的代表符号分别是____和____．
测量记录表：
代
表
符
号
L 0 L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7
刻
度
数
值
/c
m
1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 1
2.1
(2)实验中，L 3和L 7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中．
(3)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下法逐一求差，分别计算出了三个差值：
d 1＝L 4－L 0＝6.90cm ，d 2＝L 5－L 1＝6.90cm ，d 3＝L 6－L 2＝7.00cm.
请你给出第四个差值：d 4＝________＝________cm.
(4)根据以上差值，可以求出每增加50g 砝码时弹簧平均伸长量ΔL .ΔL 用d 1、d 2、d 3、d 4表示的式子为：ΔL ＝________，代入数据解得ΔL ＝________cm.
(5)计算弹簧的劲度系数k ＝________N/m.(g 取9.8m/s 2)
【解析】 (1)通过对6个值的分析可知记录有误的是L 5、L 6.
(2)用最小刻度是毫米的刻度尺测量时，正确读数并记录到毫米的下一位，即L 3＝6.85cm ，L 7＝14.05cm.
(3)利用逐差法并结合已求差值可知第四个差值
d 4＝L 7－L 3＝14.05cm －6.85cm ＝7.20cm.
(4)每增加50g 砝码的弹簧平均伸长量ΔL ，
ΔL ＝d 1＋d 2＋d 3＋d 44×4＝6.90＋6.90＋7.00＋7.2016
cm ＝1.75cm. (5)根据ΔF ＝k ·ΔL ，又ΔF ＝mg
所以k ＝ΔF ΔL ＝mg ΔL
＝0.05×9.80.0175N/m ＝28N/m. 【答案】 (1)L 5 L 6
(2)6.85(6.84～6.86) 14.05(14.04～14.06)
(3)L 7－L 3 7.20(7.18～7.22)
(4)d 1＋d 2＋d 3＋d 4
4×4 1.75
(5)28
考点3.控制变量法在探究性实验中的应用
【例3】 经过纳米级结构处理过的材料叫纳米材料，其性质与处理前相比会发生很多变化，如机械性能会成倍地增加，对光的反射能力会变得非常低，熔点会大大降低，甚至有特殊的磁性质．
现有一种纳米合金丝，欲测定出其伸长量x 与所受拉力F 、长度L 、截面直径D 的关系．
(1)测量上述物理量需要的主要器材是____________、____________、____________等．
(2)若实验中测量的数据如下表所示，根据这些数据请写出x 与F 、L 、D 间的关系式：x ＝____________.(若用到比例系数，可用k 表示)
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Word 资料. 5.00
0.080 0.10 0.20 0.40
(3)在研究并得到上述关系的过程中，主要运用的科学研究法是____________(只需写出一种)．
(4)若有一根合金丝的长度为20cm ，截面直径为0.200mm ，使用中要求其伸长量不能超过原长的百分之一，那么这根合金丝能承受的最大拉力为____________N.
【解析】 (1)用弹簧测力计测量力的大小，用刻度尺测量长度，用螺旋测微器测量直径．
(2)用题目所给的数据分析可知：当力、直径一定时，伸长量与长度成正比；当力、长度一定时，伸长量与直径成反比；当长度、直径一定时，伸长量与力成正比．
所以有：x ＝kFL D
(取一组数据验证，式中的系数不为零)． (3)研究伸长量x 与拉力F 、长度L 、直径D 的关系时，可以先控制某两个量不变，比如长度、直径不变，再研究伸长量与力的关系，这种法称为控制变量法．这是物理实验中的一个重要研究法．
(4)代入表中数据把式中的k 求出，再代入已知数据，可求得最大拉力．
k ＝Dx FL ＝0.040×10－3×0.20×10－2m 50.0×5×10－2N
＝3.2×10－8m/N F m ＝Dx kL ＝0.200×10－3×L 1003.2×10－8×L
N ＝62.5N. 【答案】 (1)弹簧测力计 刻度尺 螺旋测微器
(2)
kFL D
(3)控制变量法 (4)62.5
1．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，合力与分力的作用效果相同，这里作用效果是指
( )
巩固训练
A．弹簧测力计的弹簧被拉长
B．固定橡皮条的图钉受拉力产生形变
C．细绳套受拉力产生形变
D．使橡皮条在同一向上伸长到同一位置
【解析】合力与分力之间是等效替代关系，所以在实验中的作用效果相同是指橡皮条的伸长量相同且伸长到同一位置．
【答案】 D
2．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验时，主要步骤是：
( )
A．在桌上放一块木板，在木板上铺一白纸，用图钉把白纸钉在木板上；
B．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C．用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O.记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则作出合力F；
E．只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的向，按同一标度作出这个力F′的图示；
F．比较F′和F的大小和向，看它们是否相同，得出结论．
上述步骤中：
(1)有重要遗漏的步骤的序号是____________和____________；
(2)遗漏的容分别是________________________和________________________．
【解析】根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作规程可知，有重要遗漏的步骤的序号是C、E.在C中未记下两条细绳的向，E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O.
【答案】(1)C E
(2)C中未记下两条细绳的向E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O
3．下列关于“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验的说法中正确的是
( )
A．实验中F的具体数值必须计算出来
B．如果没有测出弹簧原长，用弹簧长度L代替x，F—L也是过原点的一条直线
C．利用F—x直线可求出k值
D．实验时要把所有点连到线上，才能探索得到真实规律
【解析】该实验研究弹簧弹力与其伸长量之间的关系，可以用一个钩码的重力作为弹力的单位，因此弹力F的具体数值没必要计算出来，A错．通过实验可知F∝x(伸长量)是过坐标原点的一直线，而用L代替x后则F—L图线不过原点，故B错．F—x图线关系显
..
示，就是劲度系数k，故C对．实验中有的数据可能存在较大误差，所以做图时可以舍去，不必连到线上，故D错．
【答案】 C
4．做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验步骤如下：
( )
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据(x，F)对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度L0；
C．将铁架台固定于桌子上(也可在横梁的另一侧挂上一定的配重)，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上2个、3个、4个…钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格，然后取下钩码；
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．首先尝试写成一次函数，如果不行则考虑二次函数；
F．解释函数表达式中常数的物理意义；
G．整理仪器．
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_______________________________________________________.
【答案】CBDAEFG
课后作业
1．下列列出的措施中，有利于提高本实验准确度的是( )
A．橡皮条弹性要好，拉到O点时，拉力应适当大些
B．两个分力F1和F2间的夹角要尽量大些
C．拉橡皮条时，橡皮条、细绳套和弹簧测力计应贴近且平行于木板面
D．拉橡皮条的绳要细，而且稍长一些
【解析】拉橡皮条时，橡皮条、细绳套和弹簧测力计应贴近且平行于木板面，可以避免摩擦，细绳套细一些且较长一些，可以更好地确定拉力的向；拉到O点时，拉力适当大些可减小读数误差；F1和F2间夹角应适中，夹角过大会使F1和F2的合力F的大小或向出现较大误差，夹角过小会使F的向出现偏差．
【答案】ACD
Word资料.
2.如右图所示，在“验证力的平行四边形定则”的实验中，橡皮条的
一端固定在木板上，用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的
O点．以下操作中错误的是( )
A．同一次实验过程中，O点位置允变动
B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测
力计刻度
C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和向，把橡皮条另一端拉到O点
D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两个弹簧测力计之间夹角应取90°，以便于算出合力大小
【解析】从橡皮条固定点到O点的连线，是合力的作用线向，如果O点变动，那么合力的大小、向都要变化，就不能验证力的平行四边形定则，故A错误；C选项中，因一个弹簧测力计已拉到最大量程，再通过另一个弹簧测力计拉橡皮条到O点时，第一个弹簧测力计可能超过最大量程，造成损坏，或读数不准，故C错误；互成角度的二力合成，是利用平行四边形定则进行合成的，两个分力成任意角度都适用，不必成90°角，故D错误．【答案】ACD
3．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，关于操作步骤先后顺序，下列说确的是( )
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖直悬挂，后测量原长
C．先后顺序对实验结果无影响
D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
【解析】如果先测量原长，则在后来竖直悬挂时由于弹簧的自重使得长度发生了变化从而引起了较大的误差，即BD正确．
【答案】BD
4.(2009·理基)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示．下列表述正确的是( )
..
A．a的原长比b的长
B．a的劲度系数比b的大
C．a的劲度系数比b的小
D．测得的弹力与弹簧的长度成正比
【解析】图象中的斜率表示劲度系数，可知a的劲度系数比b的大，B正确C错误；与l轴的截距表示原长，则a的原长比b的短，A错误．由图象知D错误．【答案】 B
5．(2010·高考天津卷)在探究求合力的法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳．实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条．
(1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的( )
A．将橡皮条拉伸相同长度即可
B．将橡皮条沿相同向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
(2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是( )
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳向的两点要远些
【答案】(1)BD (2)BD
6．(2011·调研)在做《验证力的平行四边形定则》的实验中，以下说法中正确的是( ) Word资料.
A．用两只弹簧秤拉橡皮条时，两细绳之间的夹角必须为90°，以便求出合力的大小B．用两只弹簧秤拉橡皮条时，结点的位置必须与用一只弹簧秤拉时结点的位置重合C．若用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时拉力的图示F′不完全重合，说明力的合成的平行四边形定则不一定是普遍成立的
D．同一实验过程中，结点O的位置允变动
【解析】理论上，细绳之间的夹角是任意的，不需要计算，可以用弹簧秤和量角器测量力的大小和向，A错误；前后两次结点的位置相同，力的作用效果才相同，B正确，D错误；由于测量和作图存在误差，F′和F的向不一定重合，实验可以证明，在误差允的围，平行四边形定则总是成立的，C错误．
【答案】 B
7．有同学利用如图所示的装置来“验证力的平行四边形定则”，在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力T OA、T OB和T OC，回答下列问题：
(1)改变钩码个数，实验能完成的是____________．( )
A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4
B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4
D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是( )
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三根绳子之间的夹角
..
D．用天平测出钩码的质量
(3)在作图时，你认为下图中____________是正确的．(填“甲”或“乙”)
【解析】(1)A组中N1＝N2＝2时，只有当两力同向时，其合力才为4，显然是无法完成实验的，其余的三组均可以满足三力平衡．
(2)三力的大小可以直接用钩码的个数代替，故无需测出其质量，故只要记下结点O的位置及三力的向即可．
(3)F3显然应该是竖直向下的，根据F1、F2所作出的平行四边形的对角线因为误差的原因不一定格地竖直向上和F3平衡．
【答案】(1)BCD (2)A (3)甲
8．(2011·)某实验小组用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数k.当挂在弹簧下端的砝码处于静止状态时，测出弹簧受到的拉力F与对应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度)，列表记录如下：
Word资料.
因为逐差法常用于处理自变量等间距变化的数据组，所以小组一成员用逐差法处理数据，具体如下：将表中第三列相邻的两项求差，得出弹簧伸长量ΔL ＝L i －L i －1每个ΔL 都是与相同的拉力ΔF ＝0.49N 相对应的伸长量，求出ΔL 的平均值ΔL ＝(L 2－L 1)＋(L 3－L 2)＋……＋(L 6－L 5)5＝L 6－L 15＝67.55－60.205
cm ＝1.47cm ，故弹簧的劲度系数为k ＝ΔF ΔL ＝0.49N 1.47cm
＝0.333N/cm. (1)该成员在实验数据处理中存在的问题是：________________________________；
(2)请你用逐差法处理表格中的数据，尽量精确计算出弹簧的劲度系数k ＝________N/cm(结果保留三位有效数字)．
【解析】 (1)见答案
(2)由逐差法得，ΔL ＝(L 4＋L 5＋L 6)－(L 1＋L 2＋L 3)9＝1.494cm ，故弹簧的劲度系数为k ＝ΔF ΔL
＝0.328N/cm.
【答案】 (1)只利用了L 1和L 6两个数据，导致ΔL 误差较大(或未利用L 2、L 3、L 4、L 5，导致ΔL 误差较大) (2)0.328
9．为了探求弹力F 和弹簧伸长量x 的关系，某同学选了A 、B 两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线的原因是________________．弹簧B 的劲度系数为________．若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧________(填“A ”或“B ”)．
..
Word 资料.
【解析】 在弹性限度弹簧的弹力和伸长量成正比，图象后半部分不成正比，说明超过了弹簧的弹性限度；由图象可知，k ＝F x
＝100N/m ；精确度高，说明受较小的力就能读出对应的形变量，因此选A.
【答案】 (1)见解析 (2)100N/m (3)A
10．(2010·市质检)几个同学合作用如图甲所示装置探究“弹力和弹簧伸长的关系”，他们先读出不挂砝码时弹簧下端指针所指的标尺刻度(图中标尺等分刻度只是示意图)，然后在弹簧下端挂上砝码，并逐个增加砝码，依次读出指针所指的标尺刻度，所得数据列表如下(弹簧弹力始终未超过弹性限度，重力加速度g ＝9.8m/s 2)：
m
的关系曲线．
(2)概括作出的关系曲线，可以求得这种规格弹簧的劲度系数为________N/m(结果保留三位有效数字)
(3)从装置示意图可看出，弹簧不挂砝码时，刻度尺的“0”刻度与弹簧的上端没有对齐，这对准确测出劲度系数是否有影响？________(填“有影响”或“无影响”)．
【解析】 (1)根据表格中的数据，利用描点作图法作出图象，因13.12×10－2
m 的点偏离直线太远应舍去．(2)根据第(1)问所得图象，结合克定律可知，求出图象的斜率的倒数，
就是弹簧的劲度系数k ＝(m 2－m 1)g (x 2－x 1)
，做题时要注意单位的换算．(3)求弹簧的劲度系数时，需要用到的是弹簧长度的差值，与刻度尺的“0”刻度和弹簧的上端有没有对齐无关，对实验结果没有影响．
【答案】 (1)如下图所示 (2)24.5(24.5～25.0均可)
(3)无影响
..
11.在“探究求合力的法”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水
平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如右图)．实
验中需用两个弹簧秤分别拴住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条
伸长，结点到达某一位置O.
(1)某同学在做该实验时认为：
A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果更好
B．拉橡皮条时，弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行．
C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些
D．拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是__________(填入相应的字母)．
(2)若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的向相互垂直，则__________(选填“能”或“不能”)用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
【解析】(1)拉力F1和F2的夹角越大，而合力越小，作图时相对误差太大，正确的选项为A、B、C.
(2)若两个弹簧秤的读数均为4N，且两弹簧秤拉力的向相互垂直，则其合力为42 N>5N，故不能用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力．
【答案】(1)A、B、C (2)不能量程太小
12.(2010·省两地三校联考)某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧竖直悬挂于某一深度为h＝25.0cm，且开口向下的小筒中(没有外力作用时弹簧的下部分位于筒，但测力计可以同弹簧的下端接触)，如图甲所示，如果本实验的长度测量工
Word资料.
具只能测量出筒的下端弹簧的长度l ，现要测出弹簧的原长l 0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l 而测出对应的弹力F ，作出F －l 变化的图线如图乙所示，则弹簧的劲度系数为____________N/m.弹簧的原长l 0＝____________m.
【解析】 由克定律可得，
F ＝kx ＝k (h ＋l －l 0)＝k (h －l 0)＋kl .
因此F －l 图线的斜率即为弹簧的劲度系数
k ＝30－200.2－0.1
N/m ＝100N/m ， k (h －l 0)＝10N 得，l 0＝0.15m.
【答案】 100 0.15
13．(2010·模拟)已知弹簧的弹力F 与其形变量x 之间的关系式为F ＝kx ，k 是弹簧的劲度系数，是由弹簧自身性质所决定的常数，现有两根劲度系数分别是k 1、k 2的弹簧A 和B ，A 和B 串联起来组成一根新的弹簧，关于这根新的弹簧的劲度系数k ，甲同学猜想k ＝k 1＋k 2，乙同学猜想1k ＝1k 1＋1
k 2
， (1)你认为谁的猜想是正确的， 说出你自己的道理．
为了用实验验证这两位同学的猜想，除了弹簧A 和B ，还有几个质量相同的钩码，这些钩码的质量m 也是已知的．
(2)要完成本实验还缺少哪一种测量器材？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)请简要写出实验步骤．
实验_弹力与胡克定律
实验：弹力与胡克定律 河南油田高级中学 一、教学目标 1．了解形变的概念，了解弹力是物体发生弹性形变时产生的。 2．能够正确判断弹力的有无和弹力的方向，正确画出物体受到的弹力。 3．掌握利用胡克定律计算弹簧弹力的方法。 二、重点、难点分析 1．弹力是在物体发生形变后产生的，了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的计算是本节教学的重点。 2．弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生较难掌握的知识，在教学中应加以注意。 三、教具 1．演示形变用的橡皮泥、棉线、泡沫塑料、木板、弹簧、木块、激光器、平面镜等。 2．演示胡克定律用的带长度刻度的木板，弹簧、钩码等。 四、主要教学过程 (一)引入新课 前边我们研究了重力的特点，这一节课我们一起研究力学中的第二种力——弹力。 (二)教学过程设计 1．弹力 先来看几个小实验。用手捏橡皮泥、用力拉压弹簧、用力压木板，它们的形状都发生了变化。 (1)形变：物体的形状或体积的改变叫做形变。形变的原因是物体受到了外力。 一块橡皮泥用手可以捏成各种形状，捏后它将保持这种形状。棉线弯曲后的形状也不再复原。把一块木板压弯后，放手木板又恢复原形。把弹簧拉长后也能恢复原形。 能够恢复原来形状的形变，叫做弹性形变。弹簧、木板、泡沫塑料等发生的形变属于这一种。
不能够恢复的形变，叫做塑性形变。棉线，橡皮泥等发生的形变属于这一种。以后重点研究弹性形变，不加说明就指这种弹性形变。 实验：用铁丝弯成一根弹簧，跟用钢丝弯成的弹簧对比。在下面挂较少的钩码时，去掉钩码，两弹簧都能恢复原长。当下面挂的钩码较多时，铁丝制作的弹簧不能恢复原长，而钢丝弯成的弹簧可以恢复原长。可以看出，弹性形变是在一定范围内成立的。 让学生举几个弹性形变的例子。 以上讨论的都是明显的弹性形变，其实有时的弹性形变是用眼看不出但又确实存在的。 实验：桌面上放激光器、两个平面镜，激光通过两个平面镜反射后照到墙上。当用手压桌子时，墙上的光点发生移动，这说明桌面发生了形变。 棉线在拉长时也发生了形变，而这种形变也是不易观察到的。 物体受力后发生形变，形变后的物体对跟它接触的物体又有什么作用呢？ 实验：木块压在泡沫塑料上，泡沫塑料形变后对木块产生向上的支持力。 弹簧拉木块时，弹簧伸长后产生对木块的弹力。 (2)弹力：发生形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。 讨论： 弹力产生的条件：物体发生形变。 定性地分析弹力的大小：跟物体发生的形变有关，跟形变物体的弹性有关。 弹力的方向：垂直于接触面，跟物体恢复形状的方向一致。 例：把书放在桌面上，书压桌面，书和桌面都有微小的变形。书要恢复原状，对桌面有一个向下的弹力，压力。桌要恢复原状有一个向上的弹力，支持力。 一般情况：凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生的弹力；支持力的方向总是垂直于支持面并指向被支持的物体。 例：用绳吊重物，绳对重物是否有弹力？物体受重力和绳的拉力。物拉绳，绳拉重物，使重物和绳都有极微小的形变。发生形变的绳要恢复原形，对重物产生向上的弹力，拉力。发生形变的重物要恢复原状，对绳产生向下的弹力，拉力。 一般情况：凡是一根线(或绳)对物体的拉力，都是这根线(或绳)因为发生形变而对物体产生的弹力；拉力的方向总是指向线收缩的方向。
弹簧振子实验报告
弹簧振子实验报告 一、引言 ?实验目的 1.测定弹簧的刚度系数(stiffness coefficient). 2.研究弹簧振子的振动特性，验证周期公式. 3.学习处理实验数据. ?实验原理 一根上端固定的圆柱螺旋弹簧下端悬一重物后，就构成了弹簧振子.当振子处于静止状况时，重物所受的重力与弹簧作用于它的弹性恢复力相平衡，这是振子的静止位置就叫平衡位置.如用外力使振子离开平衡位置然后释放，则振子将以平衡位置为中心作上下振动.实验研究表明,如以振子的平衡位置为原点(x=0),则当振子沿铅垂方向离开平衡位置时,它受到的弹簧恢复力F在一定的限度与振子的位移x成正比，即 F =_ kx⑴ 式中的比例常数k称为刚度系数(stiffness coefficient),它是使弹簧产生单位形变所须的载荷?这就是胡克定律?式(1)中的负号表示弹性恢复力始终指向平衡位置.当位移x 为负值，即振子向下平移时，力F向上.这里的力F表示弹性力与重力mg的综合作用结果.
根据牛顿第二定律，如振子的质量为m,在弹性力作用下振子的运动方程为: + Arx = O x = Asin +(/>) (3) 式表明?弹簧振子在外力扰动后，将做振幅为A,角频率为宀0的简谐振 动，式中的(叫/ +。)称为相位，0称为初相位?角频率为叫的振子其振动周期 (4) (4) 式表示振子的周期与其质量、弹簧刚度系数之间的关系，这是弹簧振子的 最基本的特性?弹簧振子是振动系统中最简单的一种，它的运动特性(振幅，相 位，频率，周期)是所有振动系统共有的基本特性，研究弹簧振子的振动是认识 更复杂震动的基础. 弹簧的质量对振动周期也有影响?可以证明，对于质量为“0的圆柱形弹簧, 振子周期为 (5) m o/ m o/ 式中 ?称为弹簧的等效质量，即弹簧相当于以 ?的质量参加了振子的 振动?非圆柱弹簧（如锥形弹簧）的等效质量系数不等于1/3. d 2x 上式可化为一个典型的二阶常系数微分方程乔 =0 其解为 (3) 可得 x =
胡克定律实验报告
胡克定律及其拓展（传统实验） 实验目的 1.探究弹性限度内引起弹簧形变的外力F和弹簧的形变量x之间是否成正比，即验证F∝x是否成立； 2.探究弹性限度内弹簧的劲度系数和其匝数之间是否成反比，即验证k∝1 N 是否 成立。 3.用作图标记法直接获取F-X的图像 实验原理 胡克定律的表达式为F=-k·x或△F=-k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数。在国际单位制中，F的单位是牛，x的单位是米，它是形变量（弹性形变），k的单位是牛/米。劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。 弹性定律是胡克最重要的发现之一，也是力学最重要基本定律之一。胡克的弹性定律指出：弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力F和弹簧的伸长量（或压缩量）x成正比，即F= -k·x 。k是物质的弹性系数，它由材料的性质所决定，负号表示弹簧所产生的弹力和其伸长（或压缩）的方向相反。 1.用弹簧挂钩上加一定质量的钩码，使得弹簧发生形变，其形变量（伸长量）为x，通过计算验证F∝x； 2.控制弹簧的匝数N，然后通过计算求出弹簧的劲度系数k并验证k∝1 N 。 3.用作图标记法画出F-X图像 实验器材 刻度尺、铁架台（带铁夹）四个弹簧白板卷尺钩码 实验步骤 课题一： 1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l ； 2.在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F 1 ，用刻度尺测出弹簧此时长度 l 1 ； 3.仿照步骤2，得到F 2，F 3 ，F 4 ，F 5 ，F 6 和l 2 ，l 3 ，l 4 ，l 5 ，l 6 ； 4.换用另一根弹簧，重复1-3步；
5.整理器材。 课题二： 1.固定弹簧，用刻度尺测出弹簧长度l 0； 2.使弹簧匝数为N 1，在其弹性限度内用钩码在弹簧挂钩上加一个力F 1，用刻度尺测出弹簧此时长度l 1； 3.仿照步骤2，得到N 2，N 3，N 4，N 5，N 6，F 2，F 3，F 4，F 5，F 6和l 2，l 3，l 4，l 5，l 6； 4.换用另一根弹簧，再重复1-3步5次； 5.整理器材。 课题三： 1. 图一 图二 图三 图四
大学物理-拉伸法测弹性模量 实验报告
大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求： 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备： 弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置）， 米尺， 螺旋测微器 实验原理和内容： 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝， 长度为l ， 截面积为S ， 一端固定后竖直悬挂， 下端挂以质量为m 的砝码； 则金属丝在外力F=mg 的作用下伸长Δl 。 单位截面积上所受的作用力F/S 称为应力， 单位长度的伸长量 Δl/l 称为应变。 有胡克定律成立：在物体的弹性形变范围内，应力F/S 和Δl/l 应变成正比， 即 l l ?=E S F 其中的比例系数 l l S F E //?= 称为该材料的弹性模量。 性质： 弹性模量E 与外力F 、物体的长度l 以及截面积S 无关， 只决定于金属丝的材料。
实验中测定E ， 只需测得F 、S 、l 和l ?即可， 前三者可以用常用方法测得， 而l ?的数量级很小， 故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下： 初始状态下， 平面镜为竖直状态， 此时标尺读数为n 0。 当金属丝被拉长l ?以后， 带动平面镜旋转一角度α， 到图中所示M ’位置； 此时读得标尺读数为n 1， 得到刻度变化为 01n n n -=?。 Δn 与l ?呈正比关系， 且根据小量 忽略及图中的相似几何关系， 可以得到 n B b l ??= ?2 （b 称为光杠杆常数） 将以上关系， 和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式， 可以得到 n b D FlB E ?= 2 8π （式中B 既可以用米尺测量， 也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量； 后者的原理见附录。） 根据上式转换， 当金属丝受力F i 时， 对应标尺读数为n i ， 则有 02 8n F bE D lB n i i +?= π 可见F 和n 成线性关系， 测量多组数据后， 线性回归得到其斜率， 即可计算出弹性模量E 。 P.S. 用望远镜和标尺测量间距B ： 已知量： 分划板视距丝间距p ， 望远镜焦距f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2， 读数差为ΔN 。 在几何关系上忽略数量级差别大的量后， 可以得到 N p f x ?= ， 又在仪器关系上， 有x=2B ， 则N p f B ??=21 ， （100=p f ）。 由上可以得到平面镜到标尺的距离B 。
探究胡克定律实验图像
n n-1 n-2 3 图3 F 2 1 “探究弹力与弹簧伸长量关系”实验的研究 徐 正 海 ( 当涂第一中学 安徽 马鞍山 243100 ) 胡克定律是中学物理教学的一个基本内容，而与其相关的“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验，则是高考指定的考点之一。下面有一个的备考题，其流行解答值得思考。 ［备考题］在研究弹力与弹簧伸长量关系的实验中，首先将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，如图1所示；在其下端施加外力F （即钩码重力），实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的。用记录的外力F 与弹簧伸长量x 作出x F -图象，如图2所示。问：(1) 弹簧的劲度系数k 是多少？(2) 图线不过坐标原点的原因是什么？ ［流行解答］因为x F -图线的函数关系为x kx F F 10010+-=+-=，而图线的斜率等于弹簧劲度系数，故m N k /100=；当0=x 时，0F F -=，可见N F 10=表达了弹簧自身的重力大小，这也是引起图线不过原点的原因。 事实上，悬挂弹簧形变量的大小只与外力F 和弹簧的自重0m 有关［１］。 如图3所示，若采用“微元法”把弹簧分成n 等份，则弹簧转化模型为竖直方向上有n 个小物块，每块质量为n m 0，其间用理想轻质弹簧连接，轻弹簧劲度系数为nk ，设相邻小物块间弹簧伸长量由低往高依次为n x x x ??????,,,21，于是有g m F x nk g n m F x nk g n m F x nk n 00201,,2,+=????+=?+=?，整理k F nk n g m n n g m nF x x x x n ++=+???+++=?+???+?+?=2)1()21(0021，当∞→n 时，kx g m F +-=20，式中x 指弹簧的形变量，它为弹簧挂重时长l 与其放置水平桌面长度'0l 之差。 目前，在众多复习备考资料中，该实验的基本原理表述为：首先让弹簧自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度0l ，即原长；其次在弹簧下端悬挂质量为m 的 图１ cm x /0 1 2 3 1 2 图2
分子动力学实验报告
分子动力学实验报告 实验名称平衡晶格常数和体弹模量 实验目的 1、学习Linux系统的指令 2、学习lammps脚本的形式和内容 实验原理 原子、离子或分子在三维空间做规则的排列，相同的部分具有直线周期平移的特点。为了描述晶体结构的周期性，人们提出了空间点阵的概念。为了说明点阵排列的规律和特点，可以在点阵中去除一个具有代表性的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。晶胞的大小一般是由晶格常数衡量的，它是表征晶体结构的一个重要基本参数。 在本次模拟实验中，给定Si集中典型立方晶体结构：fcc，bcc，sc，dc。根据 可判定dc结构是否能量最低，即是否最稳定 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括杨氏模量、剪切模量、体积模量等。在弹性变形范围内,物体的体应力与相应体应变之比的绝对值称为体弹模量。表达式为 B=? dP dV V 式中，P为体应力或物体受到的各向均匀的压强，dV V为体积的相对变化。对于立方晶胞，总能量可以表示为ε=ME，E为单个原子的结合能，M 为单位晶胞内的原子数。晶胞体积可以表示为V=a3，那么压强P为 P=?dε dV =? M 3a2 dE da 故体积模量可以表示为 根据实验第一部分算出的平衡晶格常数，以及能量与晶格间距的函数关系，可以求得对应晶格类型的体积模量。并与现有数据进行对比。 实验过程 （1）平衡晶格常数
将share文件夹中关于第一次实验的文件夹拷贝到本地，其中包含势函数文件和input文件。 $ cp□-r□share/md_1□. $ cd□md_1 $ cd□1_lattice 通过LAMMPS执行in.diamond文件，得到输出文件，包括体系能量和cfg文件，log文件。 $ lmp□-i□in.diamond 用gnuplot画图软件利用输出数据作图，得到晶格长度与体系能量的关系，能量最低处对应的晶格长度即是晶格常数。 Si为diamond晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， 由图可得能量最小处对应取a0=5.43095。 Si为fcc晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， a0=4.15。 改写后的sc、bcc脚本文件分别如图所示
弹簧振子实验报告记录
弹簧振子实验报告记录
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弹簧振子实验报告 一、引言 ●实验目的 1.测定弹簧的刚度系数(stiffness coefficient). 2.研究弹簧振子的振动特性，验证周期公式. 3.学习处理实验数据. ●实验原理 一根上端固定的圆柱螺旋弹簧下端悬一重物后，就构成了弹簧振子.当振子处于静止状况时,重物所受的重力与弹簧作用于它的弹性恢复力相平衡,这是振子的静止位置就叫平衡位置.如用外力使振子离开平衡位置然后释放,则振子将以平衡位置为中心作上下振动.实验研究表明,如以振子的平衡位置为原点(x=0),则当 振子沿铅垂方向离开平衡位置时,它受到的弹簧恢复力F在一定的限度内与振子的位移x成正比,即 (1) 式中的比例常数k称为刚度系数（stiffness coefficient），它是使弹簧产生单位形变所须的载荷.这就是胡克定律.式（1）中的负号表示弹性恢复力始终指向平衡位置.当位移x为负值，即振子向下平移时，力F向上.这里的力F表示弹性力与重力mg的综合作用结果.
根据牛顿第二定律，如振子的质量为m，在弹性力作用下振子的运动方程为： (2) 令，上式可化为一个典型的二阶常系数微分方程，其解为 （） （3） （3）式表明.弹簧振子在外力扰动后，将做振幅为A，角频率为的简谐振动，式中的（）称为相位，称为初相位.角频率为的振子其振动周期为，可得 （4） (4)式表示振子的周期与其质量、弹簧刚度系数之间的关系，这是弹簧振子的最基本的特性.弹簧振子是振动系统中最简单的一种，它的运动特性（振幅，相位，频率，周期）是所有振动系统共有的基本特性，研究弹簧振子的振动是认识更复杂震动的基础. 弹簧的质量对振动周期也有影响.可以证明，对于质量为的圆柱形弹簧，振子周期为 （5）
实验验证平行四边形定则和胡克定律
.. 讲义编号： 2.5实验验证平行四边形法则 探究弹力与弹簧伸长的关系 知识梳理 一、验证力的平行四边形定则 1．实验目的 验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则． 2．实验原理 ①等效法：使一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的作用都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F′的图示，如图所示． ②平行四边形法：根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F的图示． ③验证：比较F和F′的大小和向是否相同，若有误差允的围相同，则验证了力的平行四边形定则． 3．实验器材 木板、白纸，弹簧测力计(两只)，橡皮条，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(几个)．4．实验步骤 ①用图钉把白纸钉在水平桌面上的木板上． ②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． Word资料.
③用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条与绳的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O 点的位置及此时两细绳的向． ④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示． ⑤只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳的向，用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示． ⑥比较力F′与平行四边形定则求出的合力F在大小和向上是否相同． ⑦改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次． 5．实验注意事项 ①在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． ②用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜． ③读数时应注意使弹簧测力计与木板平行，并使细绳与弹簧测力计的轴线在同一条直线上，避免弹簧与测力计外套、弹簧测力计的限位卡之间有摩擦．读数时眼睛要正视弹簧测力计刻度，在合力不超出量程及橡皮条在弹性限度的前提下，测量数据尽量大一些． ④细绳应适当长一些，便于确定力的向．不要直接沿细绳向画直线，应在细绳两端画两个射影点．取掉细绳后，连直线确定力的向． ⑤以调零后的弹簧测力计的两挂钩互钩后对拉，读数相同为宜． ⑥在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些． 6．实验误差分析 ①读数误差 减小读数误差的法：弹簧测力计数据在允的情况下，尽量大一些．读数时眼睛一定要正视刻度尺，要按有效数字正确读数和记录． ②作图误差 减少作图误差的法：作图时两力的对边一定要平行．两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大．二、探究弹力和弹簧伸长的关系 1．实验目的 ①探究弹力和弹簧伸长的关系． ②学会用列表法和图象法处理实验数据． ③培养用所学知识探究物理规律的能力． 2．实验原理 在竖直悬挂的轻弹簧下端悬挂钩码，平衡时弹力大小等于钩码的重力．用刻度尺量出弹簧的
弹性模量的测量实验报告
弹性模量的测量实验报告 一、拉伸法测量弹性模量 1、实验目的 (1) 学习用拉伸法测量弹性模量的方法; (2) 掌握螺旋测微计和读数显微镜的使用; (3) 学习用逐差法处理数据。 2、实验原理 （1）、杨氏模量及其测量方法 本实验讨论最简单的形变——拉伸形变,即棒状物体(或金属丝)仅受轴向外力作用而发生伸长的形变(称拉伸形变)。设有一长度为L ,截面积为S 的均匀金属丝,沿长度方向受一外力后金属丝伸长δL 。单位横截面积上的垂直作用力F /S 成为正应力,金属丝的相对伸长δL /L 称为线应变。实验结果指出,在弹性形变范围内,正应力与线应变成正比,即 L L E S F δ= 这个规律称为胡克定律，其中L L S F E //δ= 称为材料的弹性模量。它表征材料本身的性质,E 越大的材料,要使他发生一定的相对形变所需的单位横截面积上的作用力也越大，E 的单位为Pa(1Pa = 1N/m 2; 1GPa = 109Pa)。 本实验测量的是钢丝的弹性模量,如果测得钢丝的直径为D ,则可以进一步把E 写成: L D FL E δπ2 4= 测量钢丝的弹性模量的方法是将钢丝悬挂于支架上,上端固定,下端加砝码对钢丝施力F ,测出钢丝相应的伸长量δL ,即可求出E 。钢丝长度L 用钢尺测量,钢丝直径D 用螺旋测微计测量,力F 由砝码的重力F = mg 求出。实验的主要问题是测准δL 。δL 一般很小,约10?1mm 数量级,在本实验中用读数显微镜测量(也可利用光杠杆法或其他方法测量)。为了使测量的δL 更准确些,采用测量多个δL 的方法以减少测量的随机误差,即在钢丝下端每加一个砝码测一次伸长位置,逐个累加砝码,逐次记录伸长位置。通过数据处理求出δL 。
高中物理-3.2-实验-探究胡克定律教案-新人教版必修1
实验：探究胡克定律 课题 3.2实验：探究胡克定律课型实验课 教学目标1、知识与技能 学习胡克定律（F=kx） 2、过程与方法 经历实验探究弹力的过程，了解科学研究的方法。 3、情感态度与价值观 在探究物理规律的过程中，感受学习物理的兴趣，通过生活中的弹力认识物理规律的价值。 重点难点重点：胡克定律，探究实验的方法。难点：胡克定律的学习和应用。 教具准备尺子、测力计、勾码、弹簧 课时 安排 1课时 教学过程与教学内容 教学方法、教 学手段与学 法、学情 引入：当物体受到作用而产生弹性形变时，物体将对产生弹力的作用。形变量越大，弹力越大; 形变量越小，弹力越小。弹力与形变量有什么定量的关系，弹簧的形变大小跟弹力的大小又有什么关系？ 教学环节一： 1、教师活动： 经过前面的学习可以知道，弹簧的形变量越大，弹力越大，形变量越小，弹力越小。然而，弹簧的形变的大小，跟弹力的大小具体有什么关系呢？ 依靠实验，来探究弹簧的形变量跟弹力大小的因素： 弹簧的形变量：x = l－l0 ①、实验设计： （1）将弹簧挂起来，测出弹簧的原长l 0，然后在弹簧上分别挂上质量不同的勾码，并分别用刻度尺测出弹簧伸长以后的长度l，根据x = l－l 0，算出对应的伸长量，观察弹簧弹力与伸长量的关系。 （2）更换一个硬度（劲度系数）不同的弹簧重复上述实验过程，观察比较两个弹簧的弹力与形变量的关系有什么相同的地方和不同的地方。 说明：钩码质量：小的每个50克，大的每个200克。g取10m/s2 根据二力平衡可知，物体平衡时所受到重力与弹簧对它的作用力F大小相等。 1、学生活动： 分组合作实验。 2、教师活动： 实验步骤： （1）将弹簧挂起来，用刻度尺测出弹簧没有挂勾码时的长度l 0（弹簧的原长），探究性引导，设问引入 教学过程设计，注重学生能力培养
拉伸法测弹性模量实验报告.doc
大连理工大学 大学物理实验报告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 成 绩 姓 名 童凌炜 学号 5 实验台号 实验时间 2008 年 11 月 11 日，第 12 周，星期 二 第 5-6 节 教师签字 实验名称 拉伸法测弹性模量 教师评语 实验目的与要求： 1. 用拉伸法测定金属丝的弹性模量。 2. 掌握光杠杆镜尺法测定长度微小变化的原理和方法。 3. 学会处理实验数据的最小二乘法。 主要仪器设备： 弹性模量拉伸仪（包括钢丝和平面镜、直尺和望远镜所组成的光杠杆装置） ， 米尺， 螺旋测微器 实验原理和内容： 1. 弹性模量 一粗细均匀的金属丝， 长度为 l ， 截面积为 S ， 一端固定后竖直悬挂， 下端挂以质量为 m 的 砝码； 则金属丝在外力 的作用下伸长 l 。 单位截面积上所受的作用力 F/S 称为应力， 单 F=mg 位长度的伸长量l/l 称为应变。 有胡克定律成立：在物体的弹性形变范围内，应力 F/S 和 l/l 应变成正比， 即 F E l Sl 其中的比例系数 F / S E l / l 称为该材料的弹性模量。 性质： 弹性模量 E 与外力 F 、物体的长度 l 以及截面积 S 无关， 只决定于金属丝的材料。
实验中测定E，只需测得F、S、l 和l 即可，前三者可以用常用方法测得，而l 的数量级很小，故使用光杠杆镜尺法来进行较精确的测量。 2. 光杠杆原理 光杠杆的工作原理如下：初始状态下，平面镜为竖直状态，此时标尺读数为 n0。当金属丝被拉长 l 以后，带动平面镜旋转一角度α，到图中所示 M’位置；此时读得标尺读数为n1，得到刻度变化为n n1 n0。n与l 呈正比关系，且根据小量忽略及图中的相似几何关系，可以得到 b n （ b 称为光杠杆常数） l 2B 将以上关系，和金属丝截面积计算公式代入弹性模量的计算公式，可以得到 E 8FlB D 2b n （式中 B 既可以用米尺测量，也可以用望远镜的视距丝和标尺间接测量；后者的原理见附录。）根据上式转换，当金属丝受力 F i时，对应标尺读数为n i，则有 8lB n i D 2bE F i n0 可见 F 和 n 成线性关系，测量多组数据后，线性回归得到其斜率，即可计算出弹性模量E。 . 用望远镜和标尺测量间距B： 已知量：分划板视距丝间距p，望远镜焦距 f 、转轴常数δ 用望远镜的一对视距丝读出标尺上的两个读数N1、N2，读数差为N。在几何关系上忽略数量级差别大的量后， 可以得到 x f N ，又在仪器关系上，有 x=2B，则 B 1 f N ，（ f 100 ）。p 2p p 由上可以得到平面镜到标尺的距离B。
光杠杆法测定杨氏模量实验报告
杨氏弹性模量测定实验报告 一、摘要 弹性模量是描述材料形变与应力关系的重要特征量，是工程技术中常用的一个参数。在实验室施加的外力使材料产生的变形相当微小，难以用肉眼观察，同时过大的载荷又会使得材料发生塑形变形，所以要通过将微小变形放大的方法来测量。本实验通过光杠杆将外力产生的微小位移放大，从而测量出杨氏弹性模量，具有较高的可操作性。 二、实验仪器 弹性模量测定仪（包括：细钢丝、光杠杆、望远镜、标尺和拉力测量装置）；钢卷尺、螺旋测微器、游标卡尺。 三、实验原理 （1）杨氏弹性模量定义式 任何固体在外力作用下都要发生形变，最简单的形变就是物体受外力拉伸（或压缩）时发生的伸长（或缩短）形变。设金属丝的长度为L ，截面积为S ，一端固定，一端在伸长方向上受力为F ，伸长为△L 。 定义： 物体的相对伸长 L L ?=ε为应变， 物体单位面积上的作用力S F = σ为应力。 根据胡克定律，在物体的弹性限度内，物体的应力与应变成正比，即 L L E S F ?= 则有： L S FL E ?= 式中的比例系数E 称为杨氏弹性模量（简称弹性模量）。 实验证明：弹性模量E 与外力F 、物体长度L 以及截面积的大小均无关，而只取决定于物体的材料本身的性质。它是表征固体性质的一个物理量。 对于直径为D 的圆柱形钢丝，其弹性模量为： L D FL E ?= 24π 根据上式，测出等号右边各量，杨氏模量便可求得。式中的F 、D 、L 三个量都可用一般方法测得。唯有L ?是一个微小的变化量，用一般量具难以测准。故而本实验采用光杠杆法进行间接测量。 （2）光杠杆放大原理 光杠杆测量系统由光杠杆反射镜、倾角调节架、标尺、望远镜和调节反射镜组成。实验时，将光杠杆两个前足尖放在弹性模量测定仪的固定平台上，后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后，产生微小伸长，后足尖便随着测量端面一起作微小移动，并使得光杠杆绕前足尖转动一个微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和调节反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。 如右图所示,当钢丝的长度发生变化时，光杠杆镜面的竖直度必然要发生改变。那么改
胡克定律教案
胡克定律教案 一、教学目标 1.知识目标：掌握胡克定律的表达式并熟练运用胡克定律来解决问题 2.技能目标：培养学生归纳、总结的能力，引导学生勤于思考，激发学生的学习兴趣 二、教学重点难点 胡克定律的表达式 三、教具 演示胡克定律用的带长度刻度的木板、弹簧、钩码等 四、教学方法 讲授法、实验法、图示法 五、教学过程 （一）演示实验引入新课 1.弹簧秤在称量不同重物的时弹簧伸长量不同 2.不同弹簧秤在称量相同重物时的弹簧伸长量也不同 引导学生总结得出：弹力的大小与物体的材料和物体发生弹性形变的程度有关（二）实验探究 将全班分为两大组，两组用硬度（劲度系数）不同的弹簧做实验，组内交流讨 论，最后全班交流并得出结论。 将弹簧挂起来，测出弹簧的原长，然后在弹簧上分别挂上质量不同的勾码， 并分别用刻度尺测出弹簧伸长以后的长度l，根据x =l－，算出对应的伸长 量，观察弹簧弹力与伸长量的关系。 初态指针对应的刻度（cm） 指针所指刻度（cm） 弹簧伸长量（cm） 弹簧弹力（N） 通过图像观察，在误差范围内，弹力F与伸长量X成正比（F与x的比值为定 值，即直线斜率一定），不同硬度的弹簧下直线斜率不同。 推导得：F=kx
说明：1.k为弹簧的劲度系数，单位为N/m，生活中弹簧的“软”“硬”，指 的就是他们的劲度系数不同 （三）介绍胡克定律发展历史 胡克定律是由英国力学家胡克(Robert Hooke, 1635-1703) 于1678年发现的，胡克提出该定律的过程颇有趣味，他于1676年发表了一句拉丁语字谜， 谜面是：ceiiinosssttuv。两年后他公布了谜底是：ut tensio sic vis，意 思是“力如伸长（那样变化）”，这正是胡克定律的中心内容。实际上早于他1500年前，东汉的经学家和教育家郑玄（公元127-200）为《考工记·马人》一文的“量其力，有三钧”一句作注解中写到：“假设弓力胜三石，引之中三尺，驰其弦，以绳缓擐之，每加物一石，则张一尺。”，正确地提示了力与形变成正比的关系，而郑玄的发现要比胡克要早一千五百年。因此有物理学家认为胡克定律应称之为“郑玄-胡克定律”。 强调科学精神 起初，胡克在做实验的过程中，发现“弹簧上所加重量的大小与弹簧的伸长量成正比”，随后通过多次实验最终验证自己的猜想：力如伸长。 知道科学探究涉及的主要活动,理解科学探究的基本特征;能通过对身边自然事物的观察,发现和提出问题;能运用自己所掌握的知识作出对问题的猜想,并制定简单的科学探究活动计划。
大学物理一实验报告(共5篇)
篇一：大学物理实验报告模板. **学院物理系大学物理 学生实验报告 实验项目：实验地点：班级：姓名：座号： 实验时间：月 物理系编制 一、实验目的： 二、实验仪器设备： 三、实验原理： 四、实验步骤： 教师签名： 五、实验数据记录 六、实验数据处理 七、实验结论与分析及思考题解答 1、对实验进行总结，写出结论： 2、思考题解答： 篇二：大学物理实验报告 **学院物理系大学物理 学生实验报告 实验项目：空气比热容比测定实验实验地点：班级：姓名：座号： 实验时间：月日 物理系编制 一、实验目的： ①用绝热膨胀法测定空气的比热容比?。②观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 ③学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验仪器设备： 贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。 数字电压表 1-进气活塞；2-放气活塞；3-ad590； 4-气体压力传感器；5-704胶粘剂图4-4-1 实验装置简图 三、实验原理： 气体由于受热过程不同，有不同的比热容。对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容c和定压比热容c。定 v p 容比热容是将1kg气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高 1?c 时所需的热量；而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情 ?cv 况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者，
即c定容比热容c之比 v p 。气体的比热容比?定义为定压比热容c和 p ? ? cc pv 是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。 2 四、实验步骤： 5 （1）用气压计测量大气压强p0 设为（1.0248?10pa）； （2）开启电源，将电子仪器部分预热10分钟，然后用调零电位器调节零点； （3）关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高（即数字电压表显示值升高120～140mv左右，关闭进气活塞1。待瓶中气压强稳定时，瓶内气体状态为ⅰ。记下p1； (4) 迅速打开放气活塞2，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内部分气体将突然喷出，发出“嗤”的声音。当瓶内压强降至p0时(“嗤”声刚结束)，立刻关闭放气活塞2，此时瓶内气体状态为ⅱ。 （5）当瓶内压强稳定后，此时瓶内气体状态为ⅲ。记下p2。 p0pp每次测出一阻压强值、1、2，利用公式 ??p51 (4-4-2) ?p1???p?100?? ?2000? 计算 教师签名： 3 p1、p2；再用以下公式 lnp?lnp ?p2?5 ?p2???p?100??2000 ?? lnp/p (4-4-3) 1010??? lnp1?lnp2 计算空气比热容比 ?。重复4次，计算?的平均值。 lnp1/p2 五、实验数据记录： 测量数据填入下表。 t? 27 ℃ 1.0248×105 pa
高一物理 实验：力的合成与胡克定律
注意事项： 1）弹簧秤选取方法是：将两只弹簧秤调零厚互钩水平对拉，若两只弹簧秤在对拉过程中读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直到相同为止。 2) 实验前，首先检查指针是否在零刻度线上，若不在应校正零位（无法校正的，要记录零误差）。实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，使用时不能超过弹性限度，读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。 3）不要用老化橡皮筋检查方法时用一个弹簧拉橡皮筋，要反复做几次使橡皮筋拉到相同的尺度，看弹簧秤示数有无变化。 4）不要直接以橡皮筋端点为节点。可拴一细绳连两细绳套，以三绳交点为节点，且节点应小点，以便准确记录O 点位置。 5）细绳套应适当长些，便于确定力的方向，不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与 O 点连线用来确定力的方向。 6）本次实验中，以橡皮条的伸长（节点到达某一位置）来衡量力的 作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下节点到达同一位 置。 7) 画力的图示时，标度的选取应恰当，要严格按几何作图法求合力。 3、 数据处理及误差分析 以F 1、F 2为邻边作平行四边形，并作出对角线F’与F 比较，如右图。F 和F ′在误差范围内重合。 本实验的主要误差来源于读数、作图，此外还有弹簧秤本身的误差，因此，首先应检查弹簧秤的零点是否准确，在实验中拉细绳时必须与木板平行，读数时眼睛一定要正对刻度，按有效数字记录示数，作图时要准确，两个分力 F 1 和 F 2 间夹角不能太大或太小，要按实验的要求进行操作、读数、作图，即使存在误差，也应该是正常的，不能用数据拼凑使实验非常完美，也不能只用特殊角度而不管其一般性。 【当堂检测】 1.在《探究共点力合成的规律》的实验中， 某同学的实验情况如图甲所示，其中A 为固定 橡皮筋的图钉，O 为橡皮筋与细绳的结点，OB 与OC 为细绳， （1）图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，则下列说法中正确的是（ ） F 1 F 2 F’
高中物理必修1胡克定律实验专题
第4讲实验二探究弹力和弹簧伸长的 关系 1．(多选)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，以下说法正确的是 ()．A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度 B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态 C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等 2．在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中，某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端，进行测量，根据实验所测数据，利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象，如图2-4-5所示．根据图象回答以下问题． 图2-4-5 (1)弹簧的原长为________． (2)弹簧的劲度系数为________． (3)分析图象，总结出弹簧弹力F跟弹簧长度L之间的关系式为________．3．用如图2-4-6甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测 弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝9.8 m/s2，则被测弹簧的劲度系数为________N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为________cm.
图2-4-6 4．某同学利用如图2-4-7(a)装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验． (1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态． (2)他通过实验得到如图(b)所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此 图线可得该弹簧的原长x0＝________ cm，劲度系数k＝________ N/m. (3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图(c) 所示时，该弹簧的长度x＝________ cm. 图2-4-7 5．某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0＝4.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示. (1)
【最新完整版】高中物理实验总结大全(图文并茂_重点突出)
2019年高考专题： 高中物理实验总结【最新完整版】 （一共有55页，物理实验总结大全，包括高中所有必考的实验啦！ 是目前最完整的啦！！） ★知识结构：
方法指导： 物理是以实验为基础的科学，实验能力是物理学科的重要能力，物理高考历来重视考查实验能力。 一、基本实验的复习 要应对各类实验试题，包括高层次的实验试题，唯一正确的方法是把要求必做的学生实验真正做懂、做会，特别是在实验原理上要认真钻研，对每一个实验步骤都要问个为什么，即不但要记住怎样做，更应该知道为什么要这样做．对基本的实验，复习过程中要注意以下六个方面的问题： （1）实验原理 中学要求必做的实验可以分为4个类型：练习型、测量型、验证型、探究型．对每一种类型都要把原理弄清楚． 应特别注意的问题：验证机械能守恒定律中不需要选择第一个间距等于2mm的纸带．这个实验的正确实验步骤是先闭合电源开关，启动打点计时器，待打点计时器的工作稳定后，再释放重锤，使它自由落下，同时纸带打出一系列点迹．按这种方法操作，在未释放纸带前，打点计时器已经在纸带上打出点迹，但都打在同一点上，这就是第一点．由于开始释放的时刻是不确定的，从开始释放到打第二个点的时间一定小于0.02s，但具体时间不确定，因此第一点与第二点的距离只能知道一定小于2mm（如果这段时间恰等于0.02s，则这段位移s=gt2/2=(10×0.022/2)m=2×10-3m=2mm），但不能知道它的确切数值，也不需要知道它的确切数值．不论第一点与第二点的间距是否等于2mm，它都是从打第一点处开始作自由落体运动的，因此只要测量出第一点O与后面某一点P间的距离h，再测出打P点时的速度v，如果： gh≈( )， 就算验证了这个过程中机械能守恒． （2）实验仪器 要求掌握的实验仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、天平、停表（秒表）、打点计时器（电火花计时仪）、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等。对于使用新教材的省市，还要加上示波器等。对这些仪器，都要弄清其原理、会正确使用它们，包括测量仪器的正确读数。 （3）实验装置 对电学实验主要指电路图。
研究性实验报告
北航物理实验研究性报告 专题:拉伸法测钢丝弹性模型 扭摆法测定转动惯量 第一作者：王堃 学号：14051168 班级：140517 第二作者：肖明杰 学号：14051180 班级：140517
目录 目录····························错误!未定义书签。摘要····························错误!未定义书签。 1 实验目的························错误!未定义书签。 2 实验原理························错误!未定义书签。 2．1 拉伸法测钢丝弹性模型················错误!未定义书签。 2．2 扭摆法测定转动惯量·················错误!未定义书签。 3 实验仪器························错误!未定义书签。 3.1. 拉伸法测钢丝弹性模型················错误!未定义书签。 3.2. 扭摆法测定转动惯量·················错误!未定义书签。 4 实验步骤························错误!未定义书签。 4.1. 拉伸法测钢丝弹性模型················错误!未定义书签。 4.2. 扭摆法测定转动惯量·················错误!未定义书签。 5 数据记录与处理·····················错误!未定义书签。 5.1. 拉伸法测钢丝弹性模型················错误!未定义书签。 5.2. 扭摆法测定转动惯量·················错误!未定义书签。 6 讨论与总结·······················错误!未定义书签。 实验思考 (13) 实验感想 (13) 7参考文献························错误!未定义书签。 8 原始数据图片 (13)
2.1胡克定律实验
1 1 实验：探究弹力与弹簧伸长量的关系 一、实验器材 弹簧、刻度尺、钩码、铁架台． 二、实验步骤 1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l 0，即原长． 2．如图2所示，在弹簧下端挂质量为m 1的钩码，测出此时弹簧的长度l 1，记录m 1和l 1. 图2 3．改变所挂钩码的质量，测出对应的弹簧长度，记录m 2、m 3、m 4、m 5、…和相应的弹簧长度l 2、l 3、l 4、l 5、…. 4．计算出每次弹簧的伸长量x (x ＝l －l 0)和弹簧受到的拉力F (F ＝mg )，并将数据填入表格. 四、数据处理 1．建立直角坐标系，以F 为纵轴，x 为横轴，根据测量数据用描点法作图．连接各点得出F 随弹簧伸长量x 变化的图线． 2．以弹簧的伸长量为自变量，写出图线所代表的函数．首先尝试一次函数，如果不行则考虑二次函数． 3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 五、误差分析 1．本实验误差的主要来源为读数和作图时的偶然误差．为了减小误差，要尽量多测几组数据． 2．弹簧竖直悬挂时，未考虑弹簧自身重力的影响会带来系统误差．为了减小该系统误差，实验中应使用轻质弹簧. 例1 某同学做“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧放在水平桌面上使其自然伸展， 用直尺测出其长度L 0，再把弹簧竖直悬挂起来，刻度尺的零刻度线跟弹簧上端对齐，在弹簧的下部A 处固定一个指针．如图4所示．挂上钩码，平衡后测出其长度L ，令x ＝L －L 0.改变钩码个数，进行多次测量． 图4 (1)有一个同学通过以上实验测量后，把6组数据描点在图8坐标系中，请作出FL 图线． 图8 (2)由此图线可得出该弹簧的原长L 0＝________ cm ，劲度系数k ＝________ N/m. （3）一个实验小组在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”的实验中，使用两根不同的轻质弹簧a 和b ，得到弹力与弹簧长度的图象如图2所示．下列表述正确的是... .. 图2 A ．a 的截距比b 的小，由此判断a 的劲度系数比b 的小 B ．a 的斜率比b 的大，由此判断a 的劲度系数比b 的大 C ．a 的截距比b 的小，由此判断a 的原长比b 的小 D ．由图象获得的信息表明弹力与弹簧的长度成正比