高中物理实验-胡克定律实验

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与弹簧的形变量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与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与其伸长（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 ； 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。图一图二图三

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

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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 。

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

2020年高考物理：验证胡克定律专题复习

2020年高考物理：验证胡克定律专题复习 (名师精选历年真题+实战训练，建议下载练习) 【纲要导引】验证胡克定律在新课标卷中常考，计算每增加一个砝码弹簧的平均伸长量属于难点，需要用到逐差法，并且计算量比较大，需要同学们认真计算。【点拨练习】 1．（2018?新课标Ⅰ）如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图（a）中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）示数，其读数为cm．当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系数为N/m（保留3位有效数字）。

【答案】3.775；53.7。【解析】图（b）中主尺读数为3.7cm，游标卡尺的读数为0.05mm×15＝0.75mm，故读数为3.7cm+0.75mm＝3.775cm；由题意可得：托盘内放质量m＝0.100kg的砝码，弹簧伸长量△x＝3.775cm﹣1.950cm＝1.825cm；根据受力分析可得：mg＝k△x，故弹簧的劲度系数； 2．（2015?四川）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为l1，如图1所示，图2是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数l1＝cm．在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5，已知每个钩码质量是50g，挂2个钩码时，弹簧弹力F2＝N（当地重力加速度g＝9.8m/s2）。要得到弹簧伸长量x，还需要测量的是。作出F﹣x曲线，得到弹力与弹簧伸长量的关系。