实验弹簧劲度系数的测量修订稿

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（含Datastudio软件）、PACSO物理实验组合仪（力传感器、运动传感器）、架子、弹簧若干、砝码若干、数据采集接口器。

【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：F=−FF（1）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：F =−FF （2）其中k 为弹簧劲度系数。

则（3）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，沿弹簧竖直方向加一适当的外力。

当外力撤销后，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：FF"=−FF （4）则（5）该方程的解为：00sin()x A t ωϕ=+ （6）其中A 为振幅，为初相位，为系统振动的角频率（固有频率，由振动系统本身的特性决定）。

得分
教师签名
批改日期
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（三）
实验名称：弹簧振子周期经验公式验证
学院：物理科学与技术学院
组号17指导教师：赵改清
报告人：林思敏学号：**********
实验地点科技楼实验时间：2014.03.25
实验报告提交时间：2014.04.08
一、实验设计方案
1.1、实验目的
水平导轨平台
二、实验内容及具体步骤：
2.1、测绘弹簧振子周期。
2.1.1打开DataStudio软件，创建一个新实验。
2.1.2在DataStudio软件的窗口中设置500接口的传感器连接，并设置采样率。
2.1.3在DataStudio软件的窗口打开一个图表。
2.1.4取两条相同的弹簧，如图1所示连接仪器。
m=1kg,k=60.1N/m时，T=0.7677s,则 ≈6.5852
m=1kg,k=6.48N/m时，T=2.441s,则 ≈6.5073
A≈（6.903+6.773+6.5852+6.5073）/4≈6.6921
A的理论值为2π≈6.2832 误差为：[(6.6921-6.2832)/6.2832]*100%=6.51%
K1
8.34
5.73
36
3.06
K2
7.34
5.49
34.1
3.42
K=K1+K2
15.68
11.22
60.1
6.48
数据处理：
K一定时：
由上图可见，α≈（0.4888+0.4686+0.4934+0.4966）/4=0.4869 对比理论公式，α的理论值为0.5，因此实验测得的α较为准确，误差为：[0.5-0.4869）/0.5]*100%=2.62%

弹簧的劲度系数实验测量弹簧是一种常见的弹性体，广泛应用于机械、电子和其他领域。

而弹簧的劲度系数是描述其弹性特性的重要参数。

本文将介绍弹簧的劲度系数实验测量方法及其应用。

一、弹簧的劲度系数概念弹簧的劲度系数（也称弹性系数、弹性常数）是指单位长度（或单位截面）下，弹簧产生的弹性应变与弹性力之比。

通常用符号k表示。

弹簧的劲度系数决定了弹簧的弹性特性，即弹簧受力后的伸长程度与外力之间的关系。

二、弹簧的劲度系数实验测量方法测量弹簧的劲度系数一般采用静力学实验方法，即通过施加外力并测量相应的伸长量，来计算弹簧的劲度系数。

首先，准备一条弹簧和一组称重器材。

将弹簧垂直悬挂在支架上，并将一个称重器材挂在弹簧下端。

记录下弹簧的自由长度Lo。

然后，逐渐向下施加外力，使弹簧发生变形，并记录下外力对应的弹簧伸长量ΔL。

弹簧的伸长量可以通过测量弹簧下端与支架之间的距离来得到。

根据胡克定律，弹簧的劲度系数k可以表示为：k = F / ΔL其中，F是施加在弹簧上的力，ΔL是弹簧的伸长量。

根据上述实验测量得到的F和ΔL的数值，可以计算出弹簧的劲度系数k。

这种实验方法简单直接，可以有效地测量弹簧的劲度系数。

三、弹簧劲度系数的应用弹簧劲度系数的测量结果对于工程设计和科学研究具有重要意义。

1. 工程设计在机械设计中，弹簧的劲度系数是设计和选择弹簧的重要参数。

根据需求的力和变形范围，可以通过已知的弹簧劲度系数来选择合适的弹簧。

因此，准确地测量弹簧的劲度系数对于机械设计师来说至关重要。

2. 弹簧振动系统弹簧劲度系数的测量在振动系统分析中也非常重要。

当弹簧用于振动系统时，弹簧的劲度系数将决定系统的谐振频率和振动特性。

因此，准确地测量弹簧的劲度系数可以帮助工程师优化振动系统设计。

3. 材料研究弹簧劲度系数的测量在材料研究领域也具有重要价值。

通过测量不同材料制成的弹簧的劲度系数，可以了解材料的弹性特性和力学行为。

这对于材料科学家来说是非常重要的信息，可以帮助他们选择合适的材料或改进材料的性能。

《物理实验教案：测量弹簧的劲度系数》测量弹簧的劲度系数引言:弹簧是一种经常使用到的物体，具有弹性变形特性。

在物理实验中，测量弹簧劲度系数是一项基础实验，为了有效地进行弹簧劲度系数的测量，需要合理的实验教案。

本文将介绍一份物理实验教案，旨在帮助学生正确测量弹簧的劲度系数，并理解其原理和应用。

一、实验目的:通过本实验，学生将能够掌握以下知识和技能：1. 了解弹簧的弹性特性和劲度系数的概念；2. 学习使用弹簧测量装置测量弹簧的劲度系数；3. 了解弹簧的应用领域和意义。

二、实验器材：1. 弹簧测量装置：包括弹簧、支撑架、刻度尺和质量盒等。

2. 弹簧样品：选择不同材质和弹性的弹簧样品，以便进行对比实验。

3. 质量盒：用于加在弹簧上，使其发生弹性变形。

三、实验原理：弹簧的劲度系数（符号为k）定义为单位弹性变形下的恢复力大小。

根据胡克定律，当弹簧发生弹性变形时，其恢复力与弹性变形的大小成正比。

劲度系数的计算公式为：k = F / x其中，k表示弹簧的劲度系数，F表示作用在弹簧上的恢复力，x表示弹簧的弹性变形。

四、实验步骤：1. 搭建弹簧测量装置：在支撑架上固定弹簧，并固定刻度尺以测量弹簧的变形量。

2. 测量弹簧的未受力状态：在刻度尺上读取弹簧的初始位置，记录为x0。

3. 加质量盒使弹簧发生变形：将质量盒缓慢地挂在弹簧上，使其发生变形。

记录质量盒的质量为m，并读取弹簧的变形位移量，记录为x。

4. 计算劲度系数：根据实验原理中的计算公式，计算弹簧的劲度系数。

五、实验注意事项：1. 实验时需保持仪器的稳定，尽量避免外界干扰。

2. 挂质量盒时要缓慢并小心，避免产生冲击、摇晃或实验装置的位移等干扰。

3. 实验结束后，要将仪器放置到适当的位置，并保持整洁。

4. 安全第一，实验过程中要注意操作规范，确保不会发生安全事故。

六、实验结果与分析：根据实验数据，可以计算出弹簧的劲度系数。

在实验中，可以选择不同材质和弹性的弹簧样品，通过对比它们的劲度系数，可以进一步了解材料的性质和弹簧的应用条件。

《测量弹簧的劲度系数》实验设计
一、实验题目：测量弹簧的劲度系数
二、实验目的：胡克定律的验证与弹簧劲度系数的测量
三、实验原理：弹簧在外力作用下将产生形变（伸长或缩短）。

在弹性限度内，由胡克定律可知：外力F 和它的形变量X成正比，即F=kX
四、实验器材：被测弹簧、一端带有滑轮的长木板、钩码若干个、弹簧测力计、动滑轮、刻度尺.
五、实验步骤：
用下图的装置“测量弹簧的劲度系数”
（1）根据上图的实验装置，正确安装好实物装置.
（2）依次挂上不同的钩码个数,并分别记下钩码静止时被测弹簧所对应的刻度L和弹簧测力计的读数F,并计算出弹簧的伸长量x，将数据记录在表格内.
被测弹簧的原长L0= cm
钩码个数 1 2 3 4 5 6 F/N
L/cm
)/cm
x=(L- L
（3）根据（2）中的数据，，请以弹力F为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标在答题卡的坐标纸上选取合适的刻度作出F-x图线.
六、数据处理：由F-x图所示，被测弹簧的劲度系数k= （保留三位有效数字）.
七、注意事项：1、在实验中所测的力必须在弹簧的弹性限度内
2、保持弹簧水平，不要和外壳有摩擦
八、误差分析：1、拉弹簧的时候没有保持水2、读数不准确。

弹簧劲度系数测量实验报告弹簧劲度系数测量实验报告引言：弹簧是一种常见的力学元件，广泛应用于各个领域，如汽车悬挂系统、家具制造、电子设备等。

弹簧的弹性特性对于设计和工程应用至关重要。

而弹簧劲度系数则是衡量弹簧刚度的重要指标。

本实验旨在通过测量弹簧的伸长量和施加的力来确定弹簧的劲度系数。

实验器材与原理：本实验所需的器材包括弹簧、测力计、刻度尺和质量砝码。

实验原理基于胡克定律，即弹簧的伸长量与所施加的力成正比。

根据胡克定律，可以得出以下公式：F = kx，其中F是施加的力，k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的伸长量。

实验步骤：1. 将弹簧固定在支架上，并确保其垂直悬挂。

2. 在弹簧下方放置一个测力计，并将其连接到弹簧上。

3. 使用刻度尺测量弹簧的初始长度，并记录下来。

4. 逐渐向弹簧上方施加质量砝码，同时记录下测力计显示的力值和弹簧的伸长量。

5. 重复步骤4，逐渐增加质量砝码的重量，直到弹簧的伸长量超过初始长度的一半。

6. 记录每次测量的力值和伸长量，并计算每次测量的劲度系数。

实验结果与分析：根据实验数据，我们可以绘制出力与伸长量的关系曲线。

通过对曲线的斜率进行计算，即可得到弹簧的劲度系数。

在实验中，我们测得的劲度系数值为k = 2.5 N/m。

通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 弹簧的劲度系数与其材料的刚度有关。

材料越刚硬，劲度系数越大。

2. 弹簧的劲度系数与其的线圈数和线径也有关系。

线圈数越多，线径越大，劲度系数越大。

3. 弹簧的劲度系数与其的初始长度有关。

初始长度越长，劲度系数越大。

结论：本实验通过测量弹簧的伸长量和施加的力，成功确定了弹簧的劲度系数。

实验结果表明，弹簧的劲度系数与其材料的刚度、线圈数、线径和初始长度有关。

这些结果对于弹簧的设计和工程应用具有重要意义。

总结：通过本次实验，我们不仅学习了如何测量弹簧的劲度系数，还深入了解了弹簧的弹性特性和胡克定律。

这些知识对于我们理解和应用弹簧在各个领域的重要性具有指导意义。

物理设计性实验报告题目：焦利氏秤测弹簧的劲度系数学院：专业：班级：姓名：学号：一．实验题目：焦利氏秤测弹簧的劲度系数二．实验目的：1.了解焦利氏秤的结构、原理并学会正确使用该仪器。

2.测量出弹簧的劲度系数。

3.用逐差法对数据进行处理并得出弹簧劲度系数。

三．实验仪器：焦利氏秤、砝码托盘、砝码、镊子四．实验原理：焦利氏秤实际上就是弹簧秤。

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有刻度的管子上的，管外面套有外管，外管上有游标，旋转旋钮即可使管上下移动。

在外管上，有夹子，夹子中央有带标线的短玻璃管，弹簧下端挂一细金属杆，金属杆中部有一长形小镜，镜中央有一刻痕，金属杆从玻璃管中通过，在金属杆的下端可挂砝码托盘与钢丝码。

当上下移动管，使细金属杆上镜子的标线和玻璃管上的标线在镜中的像三者重合（以后简秤三线重合）时，相当于弹簧秤对准零点，零点的读数可由管的刻度和外管上的游标读出。

在弹性限度内,弹簧的伸长x与所受的拉力F成正比,这就是胡克定律: F=k,F=mg,其中m为砝码的重量，g为重力加速度则k为劲度系数。

五．实验步骤：1. 安装好实验仪器，调节三脚架上的三个水平调节螺丝，使支架呈垂直状态。

2. 在主尺顶部安装好弹簧，在依次挂入带配重的砝码托盘，旋转旋钮使小镜中的红色刻线与玻璃管中的刻线、小镜里玻璃管刻线的像三者重合，通过主尺和游标尺读出读数。

3. 用镊子取0.2g砝码于盘中，旋转旋钮，使保持三线重合，读出读数,此时读数与之差即为弹簧加0.2g重量时的弹簧伸长量。

4. 按照上步骤依次增加到0.4g,0.6g,0.8g,1g砝码，每加砝码后均保持三线重合，记下读数。

5. 计算出弹簧的劲度系数k（利用逐差法处理实验数据）。

六．实验数据处理：0g0.2g0.4g0.6g0.8g1g读数10.4mm 16.4mm 22.0mm 27.6mm 33.0mm 39.2mm=((-)+(-)+(-))/3=((27.6-10.4)+(33.0-16.4)+(39.2-22.0))/3=17mmK==(3x0.2xx9.8)/17x=0.346N/m则弹簧劲度系数为：K=0.346N/m误差分析：误差存在主要弹簧初始位置不同、读数时读数误差、弹簧作简谐运动时与镜面的摩擦等造成的。

弹簧劲度系数测量实验报告一、实验目的1、学会使用胡克定律测量弹簧的劲度系数。

2、掌握使用不同测量工具和方法进行实验数据的采集和处理。

3、培养实验操作能力和数据分析能力，提高科学素养。

二、实验原理胡克定律指出，在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的外力成正比，其数学表达式为：＄F ＝ kx$，其中$F$是弹簧所受的外力，＄x$是弹簧的伸长量，＄k$是弹簧的劲度系数。

通过测量弹簧在不同外力作用下的伸长量，绘制出$F x$图像，其斜率即为弹簧的劲度系数。

三、实验器材1、弹簧若干（不同规格）2、砝码（或已知质量的重物）若干3、刻度尺4、铁架台5、游标卡尺6、坐标纸四、实验步骤1、测量弹簧的原长$L_0$使用刻度尺测量弹簧在未悬挂重物时的长度，重复测量三次，取平均值记录为弹簧的原长$L_0$。

2、安装实验装置将弹簧竖直悬挂在铁架台上，确保弹簧稳定且不与其他物体接触。

3、逐次增加砝码测量弹簧伸长量从少量砝码开始，逐渐增加砝码的数量，每次增加后等待弹簧稳定，用刻度尺测量弹簧的总长度$L$，则弹簧的伸长量$x ＝ L L_0$。

记录每次增加砝码后的弹簧伸长量和所对应的砝码质量（或重力）。

4、用游标卡尺测量弹簧的直径在弹簧的不同位置测量多次直径，取平均值，用于计算弹簧的横截面积。

5、绘制$F x$图像以所受外力$F$（重力）为纵坐标，伸长量$x$为横坐标，在坐标纸上绘制出$F x$图像。

五、实验数据记录与处理1、弹簧原长测量数据｜测量次数|1|2|3|｜｜｜｜｜｜长度（cm）｜＿____|＿____|＿____|｜平均值（cm）｜＿____|2、弹簧伸长量和外力数据｜砝码质量（g）｜50|100|150|200|250|｜｜｜｜｜｜｜｜弹簧总长度（cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜伸长量（cm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|3、弹簧直径测量数据｜测量次数|1|2|3|4|5|｜｜｜｜｜｜｜｜直径（mm）｜＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜平均值（mm）｜＿____|根据测量数据，计算弹簧所受外力$F$（重力$F ＝ mg$，其中$m$为砝码质量，＄g$取 98 N/kg）。

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方法；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（1g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1.弹簧在外力作用下将产生形变（伸长或缩短）。

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y K F ∆⋅= （1）（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 。

2.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KPM M T 02+=π（2）式中P 是待定系数，它的值近似为1/3，0M 是弹簧本身的质量，而0PM 被称为弹簧的有效质量。

通过测量弹簧振子的振动周期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大致对准指针，锁紧固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。

弹簧劲度系数实验概述：弹簧劲度系数是评估弹簧压缩或拉伸时回复力量大小的物理量。

在本实验中，我们将探究如何通过实验测量弹簧劲度系数，并分析其与弹簧的特性之间的关系。

实验材料：1. 弹簧：准备一根具有一定弹性的弹簧；2. 支架：用于固定和悬挂弹簧的支架；3. 铅笔：用于测量弹簧的压缩或拉伸距离；4. 测力仪：用于测量弹簧对物体施加的力量；5. 重物：用于施加力量于弹簧。

实验步骤：1. 将支架稳定放置在平坦的桌面上；2. 将弹簧的一端悬挂在支架上，确保弹簧垂直且不产生任何扭曲；3. 在弹簧的另一端，将铅笔固定在弹簧上，确保铅笔可以在弹簧的压缩或拉伸过程中保持垂直状态；4. 使用测力仪将适当的重物挂在铅笔下方，使得弹簧发生明显的压缩或拉伸；5. 记录测力仪所示的弹簧的拉力或压力，同时记录下铅笔相对于弹簧的位移；6. 按照上述步骤在不同的外力下重复实验，并记录测得的数据。

数据处理与分析：1. 绘制力与位移之间的图表：将测得的外力数据与位移数据制成图表；2. 拟合直线：使用适当的拟合方法，在图表上绘制最佳拟合直线；3. 计算斜率：由于弹簧劲度系数为斜率的倒数，因此通过斜率计算弹簧劲度系数；4. 分析结果：根据所测得的弹簧劲度系数，分析弹簧的硬度、弹性等特征。

实验注意事项：1. 确保实验环境平稳，避免弹簧被外界因素干扰；2. 使用测力仪时，保证其与弹簧的连接牢固，避免外力产生误差；3. 在进行弹簧拉伸实验时，避免弹簧扩张过大而引起的可能的安全风险。

实验结果与讨论：通过实验测量并分析得到的数据，我们可以得出弹簧劲度系数的实际数值。

此外，我们还可以通过比较不同材料、不同形状的弹簧的劲度系数，研究其对弹簧特性的影响。

这对于工程设计和物理理论的进展都具有重要意义。

结论：通过弹簧劲度系数实验，我们能够准确测量弹簧的劲度系数，并进一步了解弹簧的特性。

弹簧劲度系数在物理学、机械工程和其他相关领域中具有广泛应用，对于研究和设计弹簧系统具有重要的意义。

弹簧劲度系数的测量实验报告参考数据
以下是一份可能的弹簧劲度系数测量实验报告参考数据：
实验目的：测量给定弹簧的弹簧劲度系数
实验器材：弹簧、直尺、砝码、弹簧放置架、计时器、万能表等
实验步骤：
1.将弹簧固定在弹簧放置架上。

2.将砝码挂在弹簧下端，并测量砝码的质量m和弹簧下端的伸长量x。

3.记录每个砝码下的伸长量x和所加的质量m，并计算每个砝码下的力F，用公式F=mg计算。

4.绘制载荷与伸长量之间的图表，并利用线性回归法确定弹簧的弹簧劲度系数k。

实验结果：
样品编号：361
弹簧长度L = 10.2cm
弹簧外径D = 1.5cm
弹簧线径d = 0.3cm
电阻R = 5.5Ω
测试数据：
质量m（kg）伸长量x（cm）力F（N）0.25 1.5 2.45
0.50 3.1 4.90
0.75 4.5 7.35
1.00 6.3 9.81
1.25 8.0 1
2.08
1.50 9.8 14.71
载荷-伸长量图表：
拟合直线方程：
F = kx
其中，弹簧劲度系数k = 19.8 N/m
实验结论：
根据以上数据和拟合直线方程，我们可以得出该弹簧的弹簧劲度系数为19.8 N/m。

弹簧劲度系数测量实验报告一、实验目的测量弹簧的劲度系数，加深对胡克定律的理解，掌握测量弹簧劲度系数的方法和实验数据处理的技巧。

二、实验原理胡克定律指出，在弹性限度内，弹簧的伸长量与所受的外力成正比，即 F ＝ kx，其中 F 为弹簧所受的外力，x 为弹簧的伸长量，k 为弹簧的劲度系数。

通过测量弹簧在不同外力作用下的伸长量，利用线性拟合的方法，可以求得弹簧的劲度系数。

三、实验器材1、弹簧2、铁架台3、钩码（若干）4、刻度尺5、细线四、实验步骤1、安装实验装置将弹簧悬挂在铁架台上，用细线将钩码挂在弹簧的下端。

2、测量弹簧原长用刻度尺测量弹簧在未挂钩码时的长度，记为 L₀。

3、逐渐增加钩码个数，测量弹簧长度每次增加一个钩码，待弹簧稳定后，用刻度尺测量弹簧的长度，分别记为 L₁、L₂、L₃……4、记录数据记录每次增加钩码后弹簧的长度和对应的钩码重力。

5、重复实验重复上述步骤 3 4 多次，以减小实验误差。

五、实验数据记录｜钩码个数｜弹簧长度（cm）｜伸长量（cm）｜重力（N）｜｜｜｜｜｜｜ 1 ｜ L₁｜ L₁ L₀｜ G₁｜｜ 2 ｜ L₂｜ L₂ L₀｜ G₂｜｜ 3 ｜ L₃｜ L₃ L₀｜ G₃｜｜ 4 ｜ L₄｜ L₄ L₀｜ G₄｜｜ 5 ｜ L₅｜ L₅ L₀｜ G₅｜｜ 6 ｜ L₆｜ L₆ L₀｜ G₆｜六、数据处理1、计算弹簧的伸长量伸长量＝弹簧长度弹簧原长2、以重力为纵坐标，伸长量为横坐标，绘制图像3、对图像进行线性拟合，得到直线的斜率，即为弹簧的劲度系数k。

七、实验结果通过数据处理和图像拟合，得到弹簧的劲度系数k ＝＿_____ N/m。

八、误差分析1、测量误差在测量弹簧长度和钩码重力时，可能存在读数误差，影响实验结果的准确性。

2、系统误差实验中忽略了弹簧自身的质量以及摩擦等因素的影响，可能导致实验结果存在一定的偏差。

九、注意事项1、测量弹簧长度时，要确保刻度尺与弹簧平行，读数要准确。

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，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。

英国胡克提出了“”——弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比，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（含Datastudio软件）、PACSO物理实验组合仪（力传感器、运动传感器）、架子、弹簧若干、砝码若干、数据采集接口器。

【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：F =−FF （1）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：F =−FF （2）其中k 为弹簧劲度系数。

则（3）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，沿弹簧竖直方向加一适当的外力。

当外力撤销后，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：FF"=−FF （4）则（5）该方程的解为：00sin()x A t ωϕ=+ （6）其中A 为振幅，为初相位，为系统振动的角频率（固有频率，由振动系统本身的特性决定）。

弹性力实验测量弹簧的劲度系数弹簧是一种常见且十分重要的弹性物体。

在机械工程、物理学以及其他相关领域，我们经常需要对弹簧的性能进行测量与研究。

而弹簧的劲度系数，则是衡量弹簧弹性特性的重要参数。

本文将介绍弹性力实验中测量弹簧劲度系数的方法。

首先，我们需要了解劲度系数的概念。

劲度系数（也称为弹簧常数）代表了单位长度的弹簧在受力时伸长或压缩的程度。

它是一个物质特性的度量，用符号k来表示。

弹簧的劲度系数可以通过实验测量得到。

弹簧的劲度系数与弹簧的几何参数有关。

一般来说，劲度系数与弹簧的材料有关，与弹簧的直径、线径以及弹簧的长短也有关。

如何通过实验来准确测量劲度系数呢？测量弹簧的劲度系数可以采用静态方法或是动态方法。

下面我们分别介绍这两种方法。

静态方法是最简单也是最常见的测量劲度系数的方法。

首先，我们需要准备一个弹簧和一套测力仪器，如弹簧测力计。

然后，我们固定一端的弹簧，施加一定的拉力或压力。

通过测力仪器，我们可以测量到弹簧所受的力F和弹簧伸长或压缩的长度Δl。

根据胡克定律，力与伸长的关系式为F=kΔl，其中k为劲度系数。

因此，通过对不同拉力或压力下的力与伸长数据进行线性拟合，就可以得到弹簧的劲度系数。

然而，静态方法虽然简单，但只能得到弹簧在静止状态下的劲度系数。

在一些实际应用中，弹簧往往是在动态环境下工作的，因此需要进行动态测量。

动态测量方法较为复杂，但可以提供更准确的劲度系数测量。

一种常用的方法是采用谐振法。

首先，在一根固定在一端的弹簧上施加一定的重量，使其达到谐振状态。

然后，通过改变重量的大小，记录谐振频率f。

根据谐振状态下质量-弹簧系统的振动特性，可以得到劲度系数k与谐振频率f的关系。

通过多次测量，得到不同重量下的谐振频率f，最后可以通过拟合得到弹簧的劲度系数。

除了谐振法，还有一些其他的动态测量方法，如强制振动法和衰减振动法。

这些方法利用了弹簧-质量系统的振动响应特性，通过不同的振动参数可以反推出弹簧的劲度系数。

创新发展
新材料
高强度合金弹簧 复合材料弹簧
新工艺
精密弹簧制造技术 自动化生产线
技术改进
精密测量仪器 计算模拟软件
应用展望
弹簧在航空航天领域的应 用 弹簧在医疗设备中的应用
总结与展望
01 实验总结
实验过程反思
02 未来展望
学术领域拓展方向
03
鼓励学生研究
研究方向
弹簧力学的基础 原理
学术成果
发表论文和参加 学术会议
可能的改进方向
提高实验精度的方 法
使用更精准的测量仪器 增加重复实验次数
拓展实验内容和数 据采集范围
探究不同弹簧材料的劲度 系数 观察弹簧在不同温度下的 性能
推广弹簧劲度系数测 量实验的应用范围
在工程实践中应用弹簧劲 度系数测量结果 开展弹簧相关研究项目
结语
感谢实验参 与者和指导
老师
他们的付出和支 持是实验顺利进
数据处理
统计不同负 载下弹簧的
伸长量
弹簧的变形量
绘制劲度系 数与负载关 系的曲线图
数据可视化
计算弹簧的 劲度系数
弹簧的弹性特性
实验误差分析
确定实验数据的可 靠性
检查仪器准确性 重复实验验证
分析实验误差的来 源
人为操作失误 仪器精度限制
探讨提高实验精度的 方法
增加测量次数 改进实验设备
结果与讨论
直尺
长度测量
实验步骤
测量弹簧参 数
长度、直径
记录数据
负载变形关系
计算劲度系 数
胡克定律
加负载测试
负载增减
● 02
第2章 实验方法
实验步骤
在进行弹簧的劲度系 数测量实验之前，首 先需要选择合适的弹 簧和配套的负载传感 器。接着对弹簧的长 度和直径进行精确测 量，并进行校准。安 装实验设备后，按照 预定的程序施加不同 负载，并及时记录数 据。

气轨上简谐振动测弹簧劲度系数一、实验目的1、巩固对气垫导轨的使用。

2、观察简谐振动的运动学特征。

3、学习通过实验总结出物理规律的基本方法，并总结出弹簧劲度系数。

二、 实验原理由于气垫导轨可以提供近乎零摩擦的实验条件，在研究简谐振动时，只要考虑粘滞阻力就可以得到接近实际情况的振动。

利用气轨上的简谐振动来测量弹簧的劲度系数，在良好实验条件的保证下，可以进一步减小实验误差。

滑块在导轨上做简谐振动时，如果仅考虑粘滞阻力，则其运动方程为：[3]220x m k2k1mdt bdx dt x d =+++ (1)其中m 为滑块质量，k1、k2为弹簧的劲度系数，b 为粘滞阻尼常数。

方程的解为：)cos(2a t Ae x t mb+=ω （2）其中振幅A 、初相a 由初始条件决定。

2)2()21(m bm k k -+=ω (3)圆频率T πω2=(4)在实验中我们取两根相同的弹簧，故k1=k1=K所以2)2()2(m bm k -=ω (5)由(4)(5)得22222T m m b k π+=而t mbAeA 21=随指数衰减，所以nT A A nT m b ]1[0ln2= 其中式0A 为t=0时的振幅,nT A 为n 个周期后的振幅22022ln 2T m A A nT m k nT π+= （6）三、 实验仪器气垫导轨及附件、气源、两根相同的弹簧、滑块、物理天平、计时计数测速仪等,MUJ-ⅢA 计时计数测速仪.四、 实验内容及步骤（1）调节气垫导轨水平（2）在滑块上安装遮光片（单片），在导轨上连接滑块与弹簧。

（3）将计时计数仪调到周期档，光电门放到平衡位置，确定振幅0A ，让滑块振动。

记录10 个周期的时间。

（4）将计时计数仪调到计数档，光电门放到距平衡位置x 处，即x A nT =，让滑块振动，直到滑块不经过光电门时记录下计时计数仪的示数从2/,N n N =。

（5）用物理天平测量滑块的质量。

（6）重复（3）、（4）、（5）五次。

《测量弹簧的劲度系数》实验试题设计广东省梅县东山中学邓彩燕一、实验题目：测量弹簧的劲度系数二、实验器材：被测弹簧、一端带有滑轮的长木板、钩码若干个、弹簧测力计、动滑轮、刻度尺.三、实验要求：用下图的装置“测量弹簧的劲度系数”（1）根据上图的实验装置，正确安装好实物装置.（2）依次挂上不同的钩码个数,并分别记下钩码静止时被测弹簧所对应的刻度L和弹簧测力计的读数F,并计算出弹簧的伸长量x，将数据记录在表格内.（3）根据（2）中的数据，，请以弹力F为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标在答题卡的坐标纸上选取合适的刻度作出F-x图线.（4）由F-x图所示，被测弹簧的劲度系数k= （保留三位有效数字）.（5）该实验存在误差，请写出一个误差产生的原因: .（6）思考并回答:本实验中,若某同学忘记了测量弹簧的原长L0 ,且在作图时横坐标用的是弹簧的总长,则该同学能得出弹簧的劲度系数和弹簧的原长吗?答题卡实验要求：用下面的装置“测量弹簧的劲度系数”（1）（30分）根据题中的实验装置，正确安装好实物装置.（2）（25分）将钩码静止时被测弹簧所对应的刻度L和弹簧测力计的读数F,弹簧的伸长量x=L- L0 ，记录在下面的表格内.被测弹簧的原长L0= cm得分（3）（20分）根据测得的数据，请以弹力F为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标在答题卡的坐标纸上选取合适的刻度作出F-x图线.得分（4）（5分）由F-x图所示，该被测弹簧的劲度系数k= N/m（保留三位有效数字）.得分（5）（5分）该实验存在误差，请写出一个误差产生的原因: ..（6）（10分）思考并回答:本实验中,若某同学忘记了测量弹簧的原长L0 ,且在作图时横坐标用的是弹簧的总长,则该同学能得出弹簧的劲度系数和弹簧的原长吗?评分细则答题卡(实验数据与参考答案)实验要求：用下面的装置“测量弹簧的劲度系数”（1）（30分）根据题中的实验装置，正确安装好实物装置.（2）（25分）将钩码静止时被测弹簧所对应的刻度L和弹簧测力计的读数F,弹簧的伸长量x=L- L0 ，记录在下面的表格内.被测弹簧的原长L0= cm（3）（20分）根据测得的数据，请以弹力F为纵坐标，以弹簧伸长量x为横坐标在答题卡的坐标纸上选取合适的刻度作出F-x图线.（4）（5分）由F-x图所示，该被测弹簧的劲度系数k= N/m（保留三位有效数字）.（5）（5分）该实验存在误差，请写出一个误差产生的原因: 读数和作图不精确产生误差 .（6）（10分）思考并回答:本实验中,若某同学忘记了测量弹簧的原长L0 ,且在作图时横坐标用的是弹簧的总长,则该同学能得出弹簧的劲度系数和弹簧的原长吗?答：能。