弹簧劲度系数的测定

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1、弹簧劲度系数的测定一、实验目的1.掌握用胡克定律测定弹簧劲度系数的原理及力*法；2.掌握用简谐振动测定劲度系数的原理及方法；3.掌握数据处理的重要方法---逐差法。二、实验仪器FD-GLB-II型新型焦利秤实验仪，物理天平图11.调节旋钮（调节弹簧与主尺之间的距离）2.横臂3.吊钩4.弹簧5.初始砝码6.小指针7.挂钩8.小镜子9.砝码托盘10.游标尺11.主尺12.水平调节螺丝13.砝码组（lg砝码10片；20g左右砝码1个）14.小磁钢15.集成霍耳开关传感器16.同轴电缆接线柱17.计数显示18.计时显示19.复位键20.设置/阅览功能按键21.触发指示灯三、实验原理

2、1.弹簧在外力作用下将产生形变（仲长或缩短）。在弹性限度内由胡克定律知：外力F和它的变形量?y成正比，即(1)F=K??y（1）式中，K为弹簧的劲度系数，它取决于弹簧的形状、材料的性质。通过测量F和?y的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数K。1.将质量为M的物体挂在垂直悬挂于固定支架上的弹簧的下端，构成一个弹簧振子，若物体在外力作用下（如用手下拉，或向上托）离开平衡位置少许，然后释放，则物体就在平衡点附近做简谐振动，其周期为(2)KT=2JrM+PMO式中P是待定系数，它的值近似为1/3,M0是弹簧本身的质量，而PMO被称为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周

3、期T,就可由（2）式计算出弹簧的劲度系数K。四、实验内容（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K（1）调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤水平。（2）在主尺顶部安装弹簧，再依次挂入吊钩、初始砝码，使小指针被夹在两个初始砝码中间，下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘，这时弹簧已被拉伸一段距离。（3）调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线人致对准指针，锁紧同定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和像重合时，观察者方能通过主尺和游标尺读出读数。（4）先在砝码托盘中放入1克砝码，然后再重复实验步骤（3）,读出此时指针所在的位置值。先

4、后放入9个1克砝码，通过主尺和游标尺依次读出每个砝码被放入后小指针的位置，再依次从托盘屮把这9个砝码一个个取下，记下对应的位置值。(5)根据每次放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值，用逐差法，求得弹簧的劲度系数。(二)测量弹簧简谐振动周期，计算得出弹簧的劲度系数。-1-(1)取下弹簧下的砝码托盘、W钩和校准砝码、指针，挂入20g铁砝码，铁砝码下吸有小磁钢(磁极需正确摆放，否则不能使霍耳幵关传感器导通)。(2)把带有传感器的探测器装在镜尺的左侧面，探测器通过同轴电缆线与计数计时器输入端连接。(3)拨通计时器的电源开关，使计时器预热10分钟。(4)移动镜尺调整霍耳开关探

5、测器与小磁钢间距，使小磁钢与霍耳传感器正面对准，并调整霍耳开关的高度，以便小磁钢在振动过程中比较好的使霍耳传感器触发,当传感器被触发时，计数计时器上的触发指示灯将变暗。(5)向下拉动砝码使其拉伸距离大约为2--3cm，使小磁钢面贴近霍耳传感器的正面，这时可看到计数计时器上的触发指示灯是暗的，然后松开手，让砝码上下振动，此时触发指示灯在闪烁。(6)计数器停止计数后，记录计时器显示的数值，计算振动周期，代入（2）式，计算弹簧的劲度系数。（7）将伸长法和振动法测得的劲度系数进行比较五、实验数据记录及处理（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数每次增加lg（或减少lg）砝码，记录m-y关

6、系数据，实验数据如表1。取里力加速度g=9.8m/s2表1m-y关系数据（二）测量弹簧简谐振动周期，求弹簧的劲度系数用天平称得弹簧质量M0=g，破碣质量（包括小磁钢质量）M=g具体数据处理过程参考下面两图：（处理数据时将每个公式都算出结果）六、注意事项（1）实验时弹簧需有一定伸长，即弹簧须每圈间要拉开些，克服静摩檫力，否则会带来较人的误-3-（2）弹簧拉仲不能超过弹性限度，弹簧拉仲过长将发生形变使其损（3）做完实验后，为防止弹簧长期处于拉伸状态，须将弹簧取下，使弹簧恢复自然状态。(4)砝码取下后应放入砝码盒屮。(5)切勿将小指针弯折，以防止其变形。-4-