静力伸长法和振动法测弹簧倔强系数差异性分析

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1、静力伸长法和振动法测弹簧倔强系数差异性分析王奇亮摘要：首先用《大学物理实验教程》中的两种常用方法，静态法和振动法测量了弹簧的倔强系数，分析了两种方法测量结果的差异，认为振动法的倔强系数小于静态法的原因在于忽略了空气阻力，再通过实验装置的改进减小了空气阻力的条件进行了进一步地测量，发现误差有所减小，在此基础上提出了改进本实验的方案。关键词：弹簧倔强系数，焦利氏秤，振动法，静力伸长法Abstract:Firstofall,the"UniversityPhysicsExperimentGuide"inthetwo

2、commonlyusedmethods,thestaticmethodandmeasuredthevibrationofthestubbornspringcoefficient,ananalysisoftheresultsoftwomethodsofmeasurementofthedifferencethatthevibrationislessthanthestaticcoefficientofstubbornbecausethelawignoreairresistance,thentheexperimen

3、taldevicetoreducetheairresistancetoimprovetheconditionsoffurthermeasurements,hasbeenfoundtoreducetheerror,onthebasisofsuggestionstoimprovetheprograminthisexperiment.Keywords：Stubbornspringcoefficient，Jolly'ssteelyard，Vibrationmethod，Staticelongationmethod-

4、14-目录引言一、静力伸长法测弹簧倔强系数1.1实验原理介绍1.2实验仪器介绍及其使用方法1.3实验过程1.4实验结果与数据分析1.5误差来源分析及解决的方法1.6实验过程中的注意事项二、振动法测弹簧倔强系数2.1实验原理介绍2.2实验仪器介绍及其使用方法2.3实验过程2.4实验结果与数据分析2.5误差来源分析及解决的方法2.6实验过程中的注意事项三、改进实验四、结论与建议4.1实验结论4.2建议参考文献致谢-14-引言力作用弹簧物体时引起的效果之一是会使弹簧发生一定程度的形变，对于弹簧的弹性形变的程度与作

5、用于弹簧的作用力之间的关系可以引入弹簧倔强系数（也叫弹簧劲度系数）来表示，弹簧倔强系数是表征弹簧性质的一个重要物理量，倔强系数跟弹簧的长度、弹簧的材料、弹簧丝的粗细等等都有关系。测量弹簧倔强系数的实验方法很多，最常用的方法主要为静力伸长法和振动法来进行弹簧倔强系数的测量，随着科学技术的不断进步，新方法也随之不断涌现，测量的精确度也愈来愈高，但就实验教学目标而言，选择哪一种方法才能既有利于学生能力的培养，也能使测得的实验数据最接近客观真实值，一直是个值得思考的问题。本次实验就是采取了静力伸长法和振动法来测量弹

6、簧倔强系数，这种实验方法相对而言简捷，直观，方便，因此常被采用。同时，再对实验过程中出现的误差来源进行分析，使同学们能对于弹簧倔强系数的测定过程有一个更加深入的认识和理解。一、静力伸长法测弹簧倔强系数1.1实验原理介绍在一个竖直悬挂的锥形弹簧下端挂一个物体，弹簧由于受到力的作用会产生一定程度的伸长，使弹簧发生弹性形变。在弹簧的弹性形变限度之内，弹簧的伸长（或者缩短）长度X与弹簧弹力的大小F成正比关系，写成公式即：式中，K就是比例常数，叫做弹簧倔强系数（也叫弹簧劲度系数），弹簧倔强系数是一个有单位的物理量。在

7、国际单位制中，F的单位是牛（N）;X的单位是米（M）；K的单位是牛每米（N/M）；弹簧倔强系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。这个规律是由英国科学家胡克发现的，因此，叫做胡克定律。但是，如图3所示，P点是直线段OP关系的临界点，E点是弹簧弹性限度的临界点，通常E、P两点相近。胡克定律也有一定的适用范围，只适用于图中的直线段OP部分，物体的形变过大，超出了一定限度，上述正比关系不再适用，这时即使撤去外力，弹簧也不会再恢复原样了。这个叫做弹性限度。因此，在实验过程要保证在弹性限度以内进行实验。1

8、.2实验仪器介绍1、焦利氏秤2、砝码片3、电子天平4、锥形弹簧　1、焦利氏秤实际上是一个特殊结构的弹簧秤，是用来测量铅直方向微小力的仪器之一。结构图如右图24-2所示，但一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的带有标尺（主尺）的铜管上的，此铜管外面套有外管，外管是-14-顶部带有游标（副尺）的套筒，二者组成一个“