探究弹性形变与外力的关系

实验目的

探究弹簧的伸长量与所受拉力的关系,了解弹性限度。

实验原理

弹簧下挂钩码静止时,弹簧的拉力等于钩码的重力。在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,撤去拉力后弹簧恢复原长。拉力过大超过弹性限度,弹簧就不能完全恢复原状。弹簧测力计正是利用这一规律制成的。

实验器材

• 弹簧
• 铁架台
• 钩码(每个质量相同)
• 刻度尺
• 指针或标记

实验步骤

1. 将弹簧上端固定在铁架台上,旁边竖直放置刻度尺。
2. 记下不挂钩码时弹簧下端指针的位置,即原长。
3. 依次挂上1个、2个、3个……钩码,静止后读出弹簧长度。
4. 算出各次伸长量,记入表格,比较伸长量与钩码个数的关系。
5. 取下钩码,观察弹簧能否回到原长;再试挂更多钩码,观察超限后的变化。

实验现象与结论

钩码个数增加,弹簧伸长量随之增大,且与钩码个数(即拉力)近似成正比;取下钩码后弹簧恢复原长。拉力过大、超过弹性限度时,弹簧不能完全恢复。结论:在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比。

注意事项

• 所挂钩码不要超过弹簧的弹性限度。
• 读数时视线要与刻度线垂直。
• 防止钩码掉落砸伤脚。

常见问题

什么是弹性限度?

弹簧所受拉力超过某一限度后,撤去拉力就不能完全恢复原长,这个限度叫弹性限度。

为什么要等钩码静止后再读数?

静止时拉力与钩码重力平衡,弹簧长度才稳定,读数才准确。