貴州師範大學
研究生作業（**）專用封面
作業（**）題目： **彈性限度內引起彈簧測力計形變的外力與測力計指示值的吻合程度
課程名稱： 中學物理實驗設計與研究
任課教師姓名： 石紅
研究生姓名馮揚
學號： 4201050700681
年級： 2010級
專業學科教學（物理）
學院（部、所）： 物理與電子科學學院
任課教師評分
年月日**彈性限度內引起彈簧測力計形變的外力與測力計指示值的吻合程度
——驗證胡克定律
我們都知道，在測定物體重力大小的時候，都會首先想到採用懸掛法來測定物體的重力，特別是在中學物理實驗裡，使用這種方法來測定物體的重力是一直慣用的方法。一方面可以培養學生的觀察與動手能力，另一方面也可以培養學生的思維分析能力，即考查學生關於「力的平衡」等力學知識的理解。因此該實驗在物理教學中是非常重要的。
問題提出：當下，中學物理實驗在驗證胡克定律這一實驗中，大多數實驗驗證的拉力實質為所懸掛物體（鉤碼）的重力來進行驗證的，原因很簡單，因為它符合懸掛法測力的實驗原理，即：拉力（t）等於懸掛物的重力（g），並且使用的彈簧器材並沒有像彈簧測力計那樣直接給出了拉力的示數。
如果給出了讀數，想來仔細思考的學生定會詢問這樣乙個問題，該實驗驗證的是拉力與伸長量之間的關係還是重力與伸長量之間的關係，拉力一定等於重力嗎？
為解決這個問題，筆者通過本次實驗，研究了該實驗中拉力與重力的吻合程度，以期解決這樣乙個問題。下面將實驗研究過程記錄如下：
一、實驗課題
**彈性限度內引起彈簧形變的外力與彈簧的形變數之間的關係——驗證胡克定律
二、實驗目的
**彈性限度內引起彈簧形變的外力與測力計上示數指示是否吻合。
三、實驗器材
量程為10n的彈簧測力計（盒式）、鐵架臺（帶鐵夾）、鉤碼（20個）。
四、實驗原理
由彈簧測力計的測力原理我們可以知道，重物的重力在數值上等於拉動彈簧向下的拉力，由彈簧測力計上顯示的數值得出。如果在明確懸掛物質量及當地重力加速度值之情況下，由重力大小計算公式g=mg計算出拉力，與測力計上示數進行比對，按理論分析它們的數值大小應該是一樣的，因此按理論分析所作出的拉力——重力（t-g圖）影象應該是成線性規律的、即成一條傾斜的直線，若所作影象與理論不符（經過影象擬合後）、分析其原因，且擬合後應該也可以得知在哪一段重力範圍內（測力計與重力吻合率得好）其力與形變數成很好的線性關係，符合胡克定律。
五、實驗步驟
1、將鐵架臺放置在水平實驗台上。
2、將彈簧測力計（盒式）懸掛在鐵架台上。
3、依次在測力計的掛鉤上懸掛50g（1個）、100g（2個）、150g、200g、……950g（19個），同時記錄測力計上所指示的數值。
4、畫好**，記錄好資料。
六、資料記錄
表1：原始資料記錄表
七、資料處理
根據重力大小的計算公式g=mg，由表中的鉤碼數資料（50g/個），結合查閱全國各地區重力加速度數值查得貴陽地區重力加速度數值為（**中資料顯示）：
表2：重力加速度查詢記錄表
經過計算並進行資料處理後(本實驗採取的舍數原則是：四捨、六入、五後要進製，五後無數看前方，為奇進、為偶舍)，得出其重力大小**為：
表3：質量及重力大小資料統計表
從而測力計上拉力的讀數與經過記錄質量並進行重力大小計算處理後的拉力的**可統計如下：
表4：測力計與重力大小資料統計表
根據表4中的資料，作出拉力與重力的關係圖，具體見圖1（拉力與重力資料座標折線圖）和圖2（拉力—重力折線對比圖）。
），如下：
（圖1：拉力—重力座標折線圖）
圖1說明：將表4中資料按橫縱座標描點得出。
（圖2：拉力—重力折線對比圖）
圖2說明：橫縱座標值取表4中每乙個單個資料的折線對比圖。
八、實驗結論
通過上列**中的資料及作出的測力計示數與重力的兩個吻合圖，可以得出如下實驗結論：
1、測力計量程在0——2.4n範圍內，以及7.0——10n範圍內測量值與真實值之間的符合程度不佳，2.
4——7.0n之間符合得較好，特別是3.4——4.
4n之間，說明中學物理實驗中擬定重力等於拉力來驗證胡克定律中彈簧伸長量與拉力的關係是不妥的，因為真實的情況是只在一小段範圍內拉力的大小才與重力相當，得出的關係才正確。
2、測力計在0——2.4n範圍內相對誤差處於7%——20%之間，2.4n——10n之間均小於5%，2.4n——4.4n之間相對誤差更小。
3、出現拉力與重力大小懸殊大的原因來自於彈簧自身重量未計
以及待測彈簧使用的長期磨損。
九、誤差分析
1. 在測力計讀數時因人為讀數習慣存在一定的偶然誤差。
2. 進行實驗時，彈簧有未垂直於地面的可能，導致彈簧測力計顯示的讀數未沿鉛直方向，存在重力沿測力計方向的乙個分力導致的系統誤差。
中學物理實驗的精確測量與分析
目錄緒論 3 實驗一規則物體密度的測定 7 附一 物理天平及其使用 8 附二 游標卡尺及其使用 9 實驗二驗證力的平行四邊形定則 10 實驗三力矩的平衡 11 實驗四用氣墊導軌測平均速度和瞬時速度 12 附一 氣墊導軌及其使用 13 附二 數字計時器及其使用 14 實驗五用氣墊導軌測加速度 15 實...
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