Лабораторная работа "Определение жесткости пружины"
учебно-методический материал по физике (7 класс)

Лабораторная работа

«Определение жесткости пружины».

Цель работы:   Проверить справедливость закона Гука, убедиться, что сила упругости пропорциональна массе нагрузки, определить жесткость пружины.

        Приборы и материалы:    штатив с муфтами лапкой,  набор спиральных пружин,  набор грузов массой 100 г, линейка с миллиметровыми делениями.  

Краткая теория.  Цель работы – найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины Δl при различных значениях силы тяжести F=m·g, уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука.

В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинений, т. е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости нельзя вычислить среднее арифметическое результатов измерений. Значит, воспользуемся графическим способом нахождения среднего значения, который может быть применен в таких случаях: по результатам нескольких опытов построим график зависимости модуля силы упругости Fупр, от модуля удлинения Δl. 

При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки могут не оказаться на прямой, которая соответствует формуле  .

Это связано с погрешностями измерения.

В этом случае график надо проводить так, чтобы примерно

одинаковое число точек оказалось по разные стороны от прямой.

После построения графика возьмите точку на прямой

(в средней части графика), определите по нему соответствующие

 этой точке значения силы упругости и удлинения и вычислите

жесткость  kср. Она и будет искомым средним значением

жесткости пружины.

Порядок выполнения работы.

1. Закрепите на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком).        

2. Рядом с пружиной или за ней установите линейку с миллиметровыми делениями.

3. Отметьте и запишите то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.

4. Подвесьте к пружине груз известной массы и измерьте вызванное им удлинение пружины.

5. К первому грузу добавьте второй, третий, записывая каждый раз удлинение Δl  пружины. По результатам измерений заполните таблицу:

6. По результатам измерений постройте график зависимости силы упругости от удлинения и, пользуясь им, определите среднее значение жесткости пружины (см. теорию).

7. Вывод: 1)Проанализируйте пропорциональность модуля удлинения Δl и массы нагрузки m.

         2) Измерение каких физических величин привнесло в результат погрешность?  

         3) Подумайте, что можно предпринять, чтобы улучшить результат эксперимента.