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(胡子物理)探究弹簧的伸长量与拉力的关系

更新时间:2025-06-28

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知识回顾:IWN物理好资源网(原物理ok网)

明天我们来说说弹簧测功机的原理IWN物理好资源网(原物理ok网)

弹簧伸长率与拉力的关系IWN物理好资源网(原物理ok网)

如图所示,是用弓射击的画面。 关于这张图,朋友们应该了解的事情是:IWN物理好资源网(原物理ok网)

当弹簧没有受到拉力时,弹簧有一个自然宽度,我们称之为原始长度; 当对弹簧施加拉力时,弹簧拉伸,最后拉伸到一个新的宽度,称为总宽度,包括拉伸长的宽度,一共有三种宽度,分别是:IWN物理好资源网(原物理ok网)

如果我们给弹簧更大的张力,前三个宽度中的哪一个会改变?IWN物理好资源网(原物理ok网)

显然,不仅原始长度不会改变,伸长率和总宽度也会改变。 看来伸长率和总宽度与拉力的大小有一定的关系。IWN物理好资源网(原物理ok网)

下面是一个探索性实验,研究弹簧伸长率和厚度随拉力的变化。 让我们来看看!IWN物理好资源网(原物理ok网)

本次实验的研究目的是“探索弹簧宽度L与拉力F之间的关系”。IWN物理好资源网(原物理ok网)

这里,我们必须找出他所研究的宽度是多少:原来的长度? 伸长? 首席?IWN物理好资源网(原物理ok网)

这要从数据分析开始。IWN物理好资源网(原物理ok网)

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首先我们从数据中可以看出,当初始拉力为0N时,弹簧的宽度已经是8cm。 这是什么意思?IWN物理好资源网(原物理ok网)

这说明8cm是弹簧的原始长度,不会随着拉力的变化而变化,因此可以排除“探索原始长度随拉力的变化规律”的可能性。IWN物理好资源网(原物理ok网)

其次,在中学的数关系中,我们只学了逆关系,比如ρ=m/v。IWN物理好资源网(原物理ok网)

所谓反比,是指两个数学量之比是一个固定值。 例如,密度是这样一个数学量:同一种物质的密度的质量与体积之比是一个常数值,不随质量和体积的变化而变化。 。IWN物理好资源网(原物理ok网)

同理,如果弹簧宽度和拉力存在数量关系,也不会脱离中学课本的认知范畴,即L/F应该是一个固定值,抛出中的数据第一列(0N,8cm),我们看看旁边的数据是否符合反演定律:IWN物理好资源网(原物理ok网)

从估算结果可以看出,弹簧的宽度L与拉力F没有这样的关系,因为宽度就是总长度,而总长度包括不变的原始长度和可变的伸长量,我们需要拉出不变量,再看一下规则。IWN物理好资源网(原物理ok网)

最后我们来看看伸长率和张力的关系!IWN物理好资源网(原物理ok网)

就是这样。 三个宽度中,只有伸长率和伸长率呈反比关系。 绘制的图如下:IWN物理好资源网(原物理ok网)

如果我们考虑弹簧的原始长度,我们也可以画出右边的图像IWN物理好资源网(原物理ok网)

对于这张图片,我们需要注意两件事:IWN物理好资源网(原物理ok网)

前提是弹簧伸长量与拉力成反比IWN物理好资源网(原物理ok网)

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虽然弹簧的伸长量与拉力成反比,但是还有一个前提:那就是不能超过弹簧的弹性极限,否则弹簧就会从弹性变形变为塑性变形,那么关系就不成立了成反比。 这点朋友们需要注意。IWN物理好资源网(原物理ok网)

弹簧测力计的原理IWN物理好资源网(原物理ok网)

借助“伸长率与张力的关系”,我们可以通过测量弹簧的伸长率来测量张力,即把它做成弹簧测力计。 原理是:IWN物理好资源网(原物理ok网)

在弹性极限内,弹簧上的拉力越大,弹簧伸长的时间就越长IWN物理好资源网(原物理ok网)

实践:IWN物理好资源网(原物理ok网)

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公布1.26和1.27习题答案。IWN物理好资源网(原物理ok网)

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