于 淼 金 冬

(江苏省高邮第一中学，江苏 扬州 225600)

1 引言

传统实验只能测定弹簧拉伸时的胡克定律(图1)，[1]不能得到弹簧压缩时的胡克定律，笔者曾用电子秤进行研究弹簧在拉伸和压缩情况下的胡克定律，实验效果比较好。[2]进一步的研究发现：基于传感器改良的胡克定律演示仪能更加方便地探究弹簧在拉伸和压缩情况下的弹力与形变量的关系，可较精确地测出弹簧的劲度系数,探究串并联弹簧劲度系数的特点。

图1

2 仪器简介及实验过程

2.1 仪器简介

实验器材：传感器式胡克定律演示仪、三组弹簧等。

如图2所示，将弹簧通过卡扣固定在固定板和移动板之间，使弹簧处于原长，并使力传感器读数归零，通过摇动手轮将弹簧压缩或拉长，从而改变弹簧的形变量，其值通过左边的刻度尺读出，为了数据处理方便，可以每改变0.5cm测一次，每改变一次弹簧的形变量记录一次力传感器的读数，再通过Excel描点作图，拟合直线的斜率即为弹簧的劲度系数。

图2

2.2 探究胡克定律和测定弹簧的劲度系数

选用一根原长为10cm的弹簧进行实验，通过摇动手轮可以将弹簧先压缩再拉长，得到11组数据(表1)，利用Excel描点作图(图3)，拟合直线，得到的斜率即为弹簧的劲度系数。

表1

图3

从图3可以看出，弹簧不管是压缩还是伸长，弹力大小都与形变量成正比，即F=kΔx，也就是胡克定律，其中k是弹簧的劲度系数，图线的斜率即为弹簧的劲度系数，k1=183.24N/m。

2.3 探究并联弹簧的劲度系数的特点

将两根原长为10cm的弹簧并联，重复上述操作过程，得到表2和图4。……