基本介紹
- 中文名：胡克定律實驗
- 提出者：胡克
- 時間：1676年
- 目的：探索彈力與彈簧伸長的定量關係
胡克定律,實驗目的,實驗器材,實驗步驟,怎樣描繪實驗圖線,
胡克定律
胡克即羅伯特·胡克 。1676年胡克對金屬器件，特別是彈簧的彈性進行研究後，發表了一條拉丁語字謎，ceiiinosssttuv。（這是當時慣例，如果還不能確認自己的發現，則先把發現打亂字母順序發表，確認後再恢復正常順序。）兩年後公布了謎底ut tensio sic vis，意思是“力如伸長（那樣變化）”即應力與伸長量成正比的胡克定律。
彈性定律是胡克最重要的發現之一，也是力學最重要基本定律之一。在現代，仍然是物理學的重要基本理論。胡克的彈性定律指出：彈簧在發生彈性形變時，彈簧的彈力F和彈簧的伸長量（或壓縮量）x成正比，即F= -k·x 。k是物質的彈性係數，它由材料的性質所決定，負號表示彈簧所產生的彈力與其伸長（或壓縮）的方向相反。
實驗目的
探索彈力與彈簧伸長的定量關係，並學習所用的科學方法。
實驗器材
彈簧兩根（其中一根較粗、較短，適宜用來做彈簧縮短的實驗，彈簧不宜過軟，以免彈簧被拉伸時超出它的彈性限度），相同質量的砝碼五個，相同質量的槽碼五個，毫米刻度尺一根，鐵架台一個（用來懸掛彈簧）。
實驗步驟
v 1）將較細的一根彈簧懸掛在鐵架台上。用毫米刻度尺量出彈簧的長度 l 0 ，並填入表中。
（3）如圖，在彈簧下掛 1 個鉤碼，用毫米刻度尺量出此時彈簧的長度 l ，並填入表中。
（4）分別在彈簧下掛 2 、 3 、 4 、 5 個相同的鉤碼，依次量出相應的彈簧長度 l ，並填入表中。
（5）分別計算出在彈簧下掛 1 、 2 、 3 、 4 、 5 個鉤碼時彈簧的伸長量（ l–l 0 ），並填人表。
（6）以力為縱坐標，以彈簧的伸長量為橫坐標，根據表中所測數據在坐標紙上描點。
（7）按照坐標圖中各點的分布與走向，嘗試作出一條平滑的曲線（包括直線）。所畫的點不一定正好在這條曲線上，但要注意使曲線兩側的點數大致相同。
（8）以彈簧的伸長為自變數，寫出曲線所代表的函式，首先嘗試一次函式，如果不行則考慮二次函式
（9）解釋函式表達式中常數的物理意義。
（10）有興趣的同學自己編排探索彈簧受壓而長度縮短時，彈力與彈簧長度變化的關係的實驗步驟。
怎樣描繪實驗圖線
處理實驗數據的常用方法之一是圖象法。運用圖象法處理數據有許多優點，例如，能比較直觀地表達物理規律，能夠減小偶然誤差對結果的影響，能夠較方便地獲得某些未經測量或無法直接測量的物理量數值。
（1）描繪圖線時，一般以橫坐標代表自變數，以縱坐標代表因變數，在軸的末端箭頭旁註明代表的物理量及其單位。
（2）根據測量的數據，選取適當的坐標軸的標度（即每格所代表的量值），使橫軸與縱軸的全長（表示數據的最大值的長度）接近相等，圖線大約分布在正方形區域內，並儘可能使最小分度與測量的準確程度相一致，且測量的準確值在圖上也能確切標出。
（3）當圖線不通過坐標原點時，坐標的原點可以不從零開始，這樣可以使圖線分布勻稱。
（4）描點和連線。依據實驗數據用削尖的鉛筆在圖上描點，用“×”或“·”符號標明。描線應該用直尺或曲線板，描出的線應是光滑的直線或曲線。因為測量值有一定的誤差，圖線不通過全部點是正常現象，連線時應儘量使圖線通過或接近數據點，個別嚴重偏離的點應捨棄，應使其餘的點儘量比較均勻地分布在困線兩側。
