概括
胡克即羅伯特·胡克。1676年胡克對金屬器件,特别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,如果還不能确認自己的發現,則先把發現打亂字母順序發表,确認後再恢複正常順序。)兩年後公布了謎底uttensiosicvis,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:
實驗目的
探索彈力與彈簧伸長的定量關系,并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,适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(用來懸挂彈簧)。
實驗步驟
v1)将較細的一根彈簧懸挂在鐵架台上。用毫米刻度尺量出彈簧的長度l0,并填入表中。
(3)如圖,在彈簧下挂1個鈎碼,用毫米刻度尺量出此時彈簧的長度l,并填入表中。
(4)分别在彈簧下挂2、3、4、5個相同的鈎碼,依次量出相應的彈簧長度l,并填入表中。
(5)分别計算出在彈簧下挂1、2、3、4、5個鈎碼時彈簧的伸長量(l–l0),并填人表。
(6)以力為縱坐标,以彈簧的伸長量為橫坐标,根據表中所測數據在坐标紙上描點。
(7)按照坐标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緻相同。
(8)以彈簧的伸長為自變量,寫出曲線所代表的函數,首先嘗試一次函數,如果不行則考慮二次函數……<
(9)解釋函數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系的實驗步驟。
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,一般以橫坐标代表自變量,以縱坐标代表因變量,在軸的末端箭頭旁注明代表的物理量及其單位。
(2)根據測量的數據,選取适當的坐标軸的标度(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内,并盡可能使最小分度與測量的準确程度相一緻,且測量的準确值在圖上也能确切标出。
(3)當圖線不通過坐标原點時,坐标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“·”符号标明。描線應該用直尺或曲線闆,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,連線時應盡量使圖線通過或接近數據點,個别嚴重偏離的點應舍棄,應使其馀的點盡量比較均勻地分布在困線兩側。