弹簧劲度系数测量实验报告

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划弹簧劲度系数测量实验报告　　实验弹簧劲度系数的测量　　弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。一般用弹簧钢制成，弹簧的种类复杂多样。弹簧是个蓄能器，它有储存能量的功能，但不能慢慢地把能量释放出来，要实现慢慢释放这一功能应该靠“弹簧+大传动比机构”实现，常见于机械表。古代的弓和弩是两种广义上的弹簧。英国科学家胡克提出了“胡克定律”——弹簧的伸长量与所受的力

2、的大小成正比，根据这一原理，1776年，使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不久，根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。而符合“胡克定律”的弹簧才是真正意义上的弹簧。　　【实验目的】　　1、验证胡克定律。　　2、掌握用静态拉伸法、动态谐振法测量弹簧的劲度系数。　　3、加深对简谐振动中机械能守恒定律的理解。　　【实验仪器】　　计算机、PACSO物理实验组合仪、架子、弹簧若干、砝码若干、数据采集接口器。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个

3、行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　【实验原理】　　1、静态拉伸法　　在竖直的弹簧下端悬挂一质量为m的砝码，当砝码平衡时，弹簧的回复力F与砝码的重力mg大小相等：　　随着砝码质量的逐渐增大，弹簧伸长量也逐渐增大。根据胡克定律，在不计弹簧质量的前提下，弹簧的回复力F与砝码的位移量x之间的关系为：　　其中k为弹簧劲度系数。则　　通过作图和直线拟合，求出弹簧的劲度系数。　　2、动态谐振法　　在竖直的弹簧下端悬挂一质量为m的砝码，沿弹簧竖

4、直方向加一适当的外力。当外力　　1　　撤销后，弹簧在回复力的作用下开始做谐振运动。振动过程中，能量在动能和势能之间相互转换。在不计弹簧质量和弹簧摩擦力的前提下，系统总能量守恒。　　根据牛顿第二定律，不计弹簧质量时，系统的运动方程为：　　则　　该方程的解为：　　x?Asin(?0t??0)　　其中A为振幅，特性决定）。即：目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人

5、员的业务技能及个人素质的培训计划　　为初相位，为系统振动的角频率　　由系统的振动周期为：　　T?2?/?0?2　　因此　　根据软件绘制出弹簧系统谐振的“位移和时间”曲线，正弦拟合后可得到振动周期T，即可获得弹簧的劲度系数。　　【仪器介绍】　　实验装置由架子、弹簧、网罩、砝码、力传感器和运动传感器组成。力传感器安置于架子上。弹簧的上端挂在力传感器上，弹簧的下端加一砝码，砝码的正下方对着一个带网罩的运动传感器。为了取得较好的测量效果，砝码及弹簧要竖直向下，运动传感器要对准砝码。　　【实验内容和步骤】　　一、接线及软件设置　　1

6、、把运动传感器的输入插头接到数据采集接口器的1，2端口，黄色插头对应1端口，黑色插头对应2端口。把力传感器的输入插头接到数据采集接口器的A端口。　　2、打开电脑桌面中的DataStudio软件，选择“创建实验”。双击实验设置窗口的数据采集接口器的A端口，选中力传感器；而后双击数据采集接口器的1，2端口，选中运动传感器。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员

7、的业务技能及个人素质的培训计划　　3、把主窗口左下“显示”中的“图表”左键拖到左上“数据”中的“力，通道”，此　　2　　时主窗口右边出现一个“力-时间”坐标系。同理构建出一个“位移-时间”坐标系。　　二、静态拉伸法测量　　1、在弹簧1下方挂一个质量为m0的砝码，用运动传感器测出稳定时弹簧1的伸长量x0。　　2、增大砝码的质量，如m1，同理测出此时弹簧1的伸长量x1。　　3、重复6次刚才的操作，分别测出随砝码质量增大时弹簧1对应的伸长量。　　4、根据公式(3)，通过作图和直线拟合，计算出弹簧1的劲度系数k。　　5、换一根弹簧

8、2，重复刚才的操作，求出弹簧2的劲度系数k。　　三、动态谐振法测量　　1、在弹簧1下方挂一个质量m为100g的砝码，给其一适当的竖直外力，使其在竖直方向做谐振运动。　　2、当弹簧1开始做谐振运动时，点击“启动”，可从“位移-时间”坐标系中观察到正弦的谐振波。如果波形无规则或杂乱无章，可点击“停止”，删除