18动态法劲度系数的测量

简谐振动与劲度系数实验Thedynamicmethodmeasuresthespringprogresscoefficient2025-7-10自强·自律·勤奋·创新大学物理实验教研室1.实验背景2.实验目的及意义3.实验原理及仪器4.实验内容及步骤目录CONTENTSPart

1实验背景一、实验背景

Page4劲度系数

，即倔强系数（弹性系数）。它描述单位形变量时所产生弹力的大小。k值大，说明形变单位长度需要的力大，或者说弹簧“韧”。劲度系数又称刚度系数或者倔强系数。劲度系数在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。

Page5一、实验背景

一、实验背景

Page6弹簧是个蓄能器，它有储存能量的功能，但不能慢慢地把能量释放出来，要实现慢慢释放这一功能应该靠"弹簧+大传动比机构"实现，常见于机械表。古代的弓和弩足两种广义上的弹簧。英国科学家胡克提出了"胡克定律”--弹簧的伸长量与所受的力的大小成正比，根据这一原理，1776年，使用螺旋压缩弹簧的弹簧秤问世。不久，根据这一原理制作的专供钟表使用的弹簧也被虎克本人发明出来。而符合"胡克定律"的弹簧才是真正意义上的弹簧。罗伯特·胡克Part

2实验目的及意义二、实验目的及意义

Page8实验目的1.胡克定律的验证与弹簧劲度系数的测量。2.测量弹簧的简谐振动周期，求得弹簧的劲度系数。3.了解并掌握集成霍尔开关传感器的基本工作原理和应用方法。Part

3实验原理及仪器三、实验原理

Page101.弹簧在外力作用下将产生形变（伸长或缩短）。在弹性限度内由胡克定律知：外力F和它的变形量

Δy成正比，即

F

=K.

Δy

（1）（1）式中，K为弹簧的劲度系数，它取决于弹簧的形状、材料的性质。通过测

量F和

Δy

的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数K

。

Page11（一）、仪器组成实验仪器由三部分组成，如下图所示：（a）计时计数毫秒仪（b）集成霍尔开关传感器（c）

新型焦利秤（d）砝码组①500mg

砝码，20

片（用于静态拉伸法测量弹簧的劲度系数）②20g

左右砝码，1

个（用于动态简谐振动法测量弹簧丝的劲度系数）③50g

左右砝码，1

个（用于动态简谐振动法测量弹簧丝的劲度系数）1电源开关

；2、序号：显示次数；3、数据显示：显示每个次数的时间；4数字键

：输入设定周期数；5、RST:复位键；6、OK：确认键

；7、F：软启动

；8、

↑

↓：查询次数；9、t:数据采集

成功后，按此键，再按方向键查询每次的时间。三、实验仪器

Page12调节旋钮（调

节

弹

簧与

主

尺之间的距

离）弹簧主尺小镜子霍尔开关传感器固定旋钮传感器固定架横臂挂钩游标尺游标旋钮支承座调平底脚基体底座三、实验仪器新型焦利秤Part

4实验内容及步骤四、实验内容及步骤

Page141.用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K（1）调平（2）在主尺顶部安装弹簧，再依次挂入吊钩、初始砝码，使小指针被夹在两个

初始砝码中间，下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘，这时弹

簧已被拉伸一段距离。（3）调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线大致对准指针，锁紧支承座下的锁紧螺钉，然后调节游标旋钮调整视差，先让指针与镜子中的虚像重合，

再调节小游标上的调节螺母，使得小游标上的基准刻线在观察者的视差已

被调整好的情况下被指针挡住，通过主尺和游标尺读出读数（读数原理和

方法与游标卡尺相同）。（4）先在砝码托盘中放入0.5克砝码，然后再重复实验步骤（3），读出此时

指针所在的位置值。然后放入20个0.5克砝码，两个砝码一起放入，通

过主尺和游标尺依次读出每个砝码被放入后小指针的位置，再依次把这20个砝码从拖盘中取出，记下对应的位置值。（实验时最好同时加2个0.5克的砝码为1克做实验位移量大些）（5）绘制图像：根据每次放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值，绘出外力和

拉伸值曲线图，从而得出弹簧的劲度系数。

Page15四、实验内容及步骤2.测量弹簧简谐振动周期，计算得出弹簧的劲度系数。（1）取下弹簧下的砝码托盘、吊钩和校准砝码、指针，挂入20g砝码，砝码下

有磁钢片（磁极已正确摆放，不要扣下，否则不能使霍尔开关传感器导通）。（2）分别把霍尔传感器

与计时器用导线连接起来，打开计时器。（3）调整霍尔传感器固定板的方位与横臂的方位，使磁铁与霍尔传感器正面对

准，并调整小游标的高度，以便小磁钢在振动