胡克定律實驗

胡克定律實驗說明

實驗目的:

– 研究彈簧受力與長度增加之間的關係
– 確定彈簧常數

工具與材料:彈簧、50克重物(4個)、三腳架、尺子

基本理論:

胡克定律指出,彈簧所受力的大小與彈簧長度的增加量成正比。作用在彈簧上的力越大,彈簧長度的增加量也越大。力的大小與彈簧長度增加量的比值是一個常數。胡克定律適用於力不超過彈簧彈性極限的情況。胡克定律由羅伯特·胡克(1635-1703)提出。

從數學角度來看,胡克定律可以用以下公式表示:k = F / Δl。其中:k = 彈簧常數,F = 力,Δl = 彈簧長度的增加量。

力的國際單位是牛頓,長度的國際單位是米,因此彈簧常數的國際單位是牛頓/米(N/m)。

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實驗步驟:

1. 如圖所示組裝三腳架。

2. 將彈簧掛在支架上,然後在彈簧的底端連接一個 50 克的重物。測量彈簧的長度,記為彈簧長度 1 (l o )。

l 1 = ………… 公分。

3. 再次懸掛 50 克的負載,然後測量彈簧的長度,作為彈簧長度 2 (l 2 )。

w = 0,5 牛頓

Δl = l 2 – l 1 =………… 厘米

k = w / Δl =………… N/cm

3. 再次懸掛 50 克的負載,然後測量彈簧的長度,作為彈簧長度 3 (l 3 )。

w = 0,5 + 0,5 = 1 牛頓

Δl = l 3 – l 1 = ………… 厘米

k = w / Δl =………… N/cm

4. 再次懸掛 50 克的負載,然後測量彈簧的長度,作為彈簧長度 4 (l 4 )。

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w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 牛頓

Δl = l 4 – l 1 = ………… 厘米

k = w / Δl =………… N/cm

數據與數據分析:

根據前一次實驗的結果,我們得到了三個彈簧常數。計算平均彈簧常數:

k = (k + k + k) : 3 = …………… 牛頓/厘米

繪製重力(w)與彈簧長度增加量(Δl)之間的關係圖。

胡克定律實驗 - 2

討論 :

力與彈簧長度增加量之間有什麼關係?如果力道增大,彈簧長度的增加量會增加、保持不變還是會減少?

彈簧的勁度係數相同嗎?如果不同,為什麼?

– 實驗所得的平均彈簧常數是多少?

結論 :

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