彈簧勁度系數(shù)的測定

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1、彈簧勁度系數(shù)的測定一、實驗?zāi)康?.掌握用胡克定律測定彈簧勁度系數(shù)的原理及力*法；2.掌握用簡諧振動測定勁度系數(shù)的原理及方法；3.掌握數(shù)據(jù)處理的重要方法---逐差法。二、實驗儀器FD-GLB-II型新型焦利秤實驗儀，物理天平圖11.調(diào)節(jié)旋鈕（調(diào)節(jié)彈簧與主尺之間的距離）2.橫臂3.吊鉤4.彈簧5.初始砝碼6.小指針7.掛鉤8.小鏡子9.砝碼托盤10.游標(biāo)尺11.主尺12.水平調(diào)節(jié)螺絲13.砝碼組（lg砝碼10片；20g左右砝碼1個）14.小磁鋼15.集成霍耳開關(guān)傳感器16.同軸電纜接線柱17.計數(shù)顯示18.計時顯示19.復(fù)位鍵20.設(shè)置/閱覽功能按鍵21.觸發(fā)指示燈三、實驗原理

2、1.彈簧在外力作用下將產(chǎn)生形變（仲長或縮短）。在彈性限度內(nèi)由胡克定律知：外力F和它的變形量?y成正比，即(1)F=K??y（1）式中，K為彈簧的勁度系數(shù)，它取決于彈簧的形狀、材料的性質(zhì)。通過測量F和?y的對應(yīng)關(guān)系，就可由（1）式推算出彈簧的勁度系數(shù)K。1.將質(zhì)量為M的物體掛在垂直懸掛于固定支架上的彈簧的下端，構(gòu)成一個彈簧振子，若物體在外力作用下（如用手下拉，或向上托）離開平衡位置少許，然后釋放，則物體就在平衡點附近做簡諧振動，其周期為(2)KT=2JrM+PMO式中P是待定系數(shù)，它的值近似為1/3,M0是彈簧本身的質(zhì)量，而PMO被稱為彈簧的有效質(zhì)量。通過測量彈簧振子的振動周

3、期T,就可由（2）式計算出彈簧的勁度系數(shù)K。四、實驗內(nèi)容（一）用新型焦利秤測定彈簧勁度系數(shù)K（1）調(diào)節(jié)底板的三個水平調(diào)節(jié)螺絲，使焦利秤水平。（2）在主尺頂部安裝彈簧，再依次掛入吊鉤、初始砝碼，使小指針被夾在兩個初始砝碼中間，下方的初始砝碼通過吊鉤和金屬絲連接砝碼托盤，這時彈簧已被拉伸一段距離。（3）調(diào)整小游標(biāo)的高度使小游標(biāo)左側(cè)的基準(zhǔn)刻線人致對準(zhǔn)指針，鎖緊同定小游標(biāo)的鎖緊螺釘，然后調(diào)節(jié)微調(diào)螺絲使指針與鏡子框邊的刻線重合，當(dāng)鏡子邊框上刻線、指針和像重合時，觀察者方能通過主尺和游標(biāo)尺讀出讀數(shù)。（4）先在砝碼托盤中放入1克砝碼，然后再重復(fù)實驗步驟（3）,讀出此時指針?biāo)诘奈恢弥怠Ｏ?/p>

4、后放入9個1克砝碼，通過主尺和游標(biāo)尺依次讀出每個砝碼被放入后小指針的位置，再依次從托盤屮把這9個砝碼一個個取下，記下對應(yīng)的位置值。(5)根據(jù)每次放入或取下砝碼時彈簧所受的重力和對應(yīng)的拉伸值，用逐差法，求得彈簧的勁度系數(shù)。(二)測量彈簧簡諧振動周期，計算得出彈簧的勁度系數(shù)。-1-(1)取下彈簧下的砝碼托盤、W鉤和校準(zhǔn)砝碼、指針，掛入20g鐵砝碼，鐵砝碼下吸有小磁鋼(磁極需正確擺放，否則不能使霍耳幵關(guān)傳感器導(dǎo)通)。(2)把帶有傳感器的探測器裝在鏡尺的左側(cè)面，探測器通過同軸電纜線與計數(shù)計時器輸入端連接。(3)撥通計時器的電源開關(guān)，使計時器預(yù)熱10分鐘。(4)移動鏡尺調(diào)整霍耳開關(guān)探

5、測器與小磁鋼間距，使小磁鋼與霍耳傳感器正面對準(zhǔn)，并調(diào)整霍耳開關(guān)的高度，以便小磁鋼在振動過程中比較好的使霍耳傳感器觸發(fā),當(dāng)傳感器被觸發(fā)時，計數(shù)計時器上的觸發(fā)指示燈將變暗。(5)向下拉動砝碼使其拉伸距離大約為2--3cm，使小磁鋼面貼近霍耳傳感器的正面，這時可看到計數(shù)計時器上的觸發(fā)指示燈是暗的，然后松開手，讓砝碼上下振動，此時觸發(fā)指示燈在閃爍。(6)計數(shù)器停止計數(shù)后，記錄計時器顯示的數(shù)值，計算振動周期，代入（2）式，計算彈簧的勁度系數(shù)。（7）將伸長法和振動法測得的勁度系數(shù)進(jìn)行比較五、實驗數(shù)據(jù)記錄及處理（一）用新型焦利秤測定彈簧勁度系數(shù)每次增加lg（或減少lg）砝碼，記錄m-y關(guān)

6、系數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)如表1。取里力加速度g=9.8m/s2表1m-y關(guān)系數(shù)據(jù)（二）測量彈簧簡諧振動周期，求彈簧的勁度系數(shù)用天平稱得彈簧質(zhì)量M0=g，破碣質(zhì)量（包括小磁鋼質(zhì)量）M=g具體數(shù)據(jù)處理過程參考下面兩圖：（處理數(shù)據(jù)時將每個公式都算出結(jié)果）六、注意事項（1）實驗時彈簧需有一定伸長，即彈簧須每圈間要拉開些，克服靜摩檫力，否則會帶來較人的誤-3-（2）彈簧拉仲不能超過彈性限度，彈簧拉仲過長將發(fā)生形變使其損（3）做完實驗后，為防止彈簧長期處于拉伸狀態(tài)，須將彈簧取下，使彈簧恢復(fù)自然狀態(tài)。(4)砝碼取下后應(yīng)放入砝碼盒屮。(5)切勿將小指針彎折，以防止其變形。-4-