探究彈簧勁度系數(shù)影響因素

探究彈簧勁度系數(shù)影響因素流程猜想引入設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)引入F=kxk與什么有關(guān)呢？一、開腦洞的猜想材料匝數(shù)金屬絲半徑長度顏色......銹蝕程度匝間距質(zhì)量空氣的密度海拔......但是，顯然有些因素與彈簧勁度系數(shù)并沒有什么關(guān)系；有些因素可以歸為一類。一、開腦洞的猜想影響因素的決定，激烈討論中。。。。。。因此，經(jīng)過激烈地討論，我們確定了以下四個因素：彈簧的寬度、彈簧的銹蝕程度、彈簧的長度、溫度。一、開腦洞的猜想二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中。。。。。。二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.彈簧的寬度定義：此處將彈簧的寬度定義為彈簧的外徑長實(shí)驗(yàn)材料：游標(biāo)卡尺、兩個其他條件相同寬度不同的彈簧、槽碼、鐵架臺、刻度尺二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.彈簧的寬度實(shí)驗(yàn)步驟：（1）對所有彈簧進(jìn)行編號二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.彈簧的寬度實(shí)驗(yàn)步驟：（2）用游標(biāo)卡尺對彈簧外徑及長度進(jìn)行測量，選測出3號和6號兩個80匝，長為4.68cm，寬分別為1.34cm、1.56cm的彈簧二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.彈簧的寬度實(shí)驗(yàn)步驟：（3）分別將50、100g的鉤碼掛在兩個彈簧上，測出其伸長量。二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1.彈簧的寬度實(shí)驗(yàn)步驟：（4）結(jié)合測得數(shù)據(jù)分別對兩個彈簧的勁度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)：1.彈簧的寬度1.彈簧寬度編號50g100gK(50g)K(100g)原長：4.28cm3號D=1.34cm18.45cm32.55cm3.46N/m3.47N/m匝數(shù)：80匝6號D=1.56cm27.00cm45.80cm2.16N/m2.36N/m二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)選取7號、8號彈簧2.彈簧的銹蝕程度2.銹蝕程度編號50g100g150gk(50g)k(100g)k(150g)原長：6cm7（不銹蝕）8.30cm10.30cm12.30cm21.33N/m22.81N/m23.36N/m匝數(shù)：658（銹蝕）7.60cm10.10cm12.20cm28.85N/m23.93N/m23.73N/m二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析：經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析，我們發(fā)現(xiàn)銹蝕程度影響的勁度系數(shù)差別并不大，所以我們認(rèn)為銹蝕程度對彈簧勁度系數(shù)的影響是比較小的，但是也有影響，銹蝕程度越大，勁度系數(shù)越小2.彈簧的銹蝕程度二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.彈簧的銹蝕程度實(shí)驗(yàn)結(jié)論：直徑越大的彈簧勁度系數(shù)越小。二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3.彈簧的長度實(shí)驗(yàn)材料：游標(biāo)卡尺、兩個其他條件相同長度不同的彈簧、槽碼、鐵架臺、刻度尺注意：我們很容易發(fā)現(xiàn)，彈簧的長度是由鐵絲粗細(xì)、匝數(shù)和匝間距共同決定的。因此，接下來我們將分類討論。二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（1）匝數(shù)相同，鐵絲粗細(xì)相同，匝間距不同選取9號、10號彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)匝數(shù)(匝)原長(cm)匝間距(cm)9號6015.100.2510號606.600.11二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)第一組(懸掛重物50g)第二組(懸掛重物100g)第三組(懸掛重物150g)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)9號17.5020.4419.8020.8721.9021.6410號9.7015.8212.6016.3515.3016.91二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析：匝間距與勁度系數(shù)成正相關(guān)(未探得定量關(guān)系，因?yàn)橄到y(tǒng)誤差太大，實(shí)驗(yàn)精度不夠，建議利用DIS實(shí)驗(yàn)儀器探究)3.彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（2）鐵絲粗細(xì)相同，匝間距相同，匝數(shù)相同選取9號彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)匝數(shù)(匝)原長(cm)匝間距(cm)9號(1)6415.600.249號(2)4811.200.23二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)第一組(懸掛重物50g)第二組(懸掛重物100g)第三組(懸掛重物150g)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)9號(1)17.9021.3320.3020.8722.6021.029號(2)12.3044.5914.8027.2516.7026.75二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析：匝數(shù)與勁度系數(shù)的負(fù)一次方成正比。這點(diǎn)可用彈簧串聯(lián)相關(guān)知識解釋。3.彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（3）匝數(shù)相同，匝間距相同，原長相同，鐵絲粗細(xì)不同選取4號\6號彈簧進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)匝數(shù)(匝)原長(cm)匝間距(cm)鐵絲直徑(mm)4號604.800.081.806號604.900.080.68二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3.彈簧的長度彈簧/參數(shù)第一組(懸掛重物50g)第二組(懸掛重物70g)第三組(懸掛重物100g)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)長度(cm)所得勁度系數(shù)(N/m)4號7.1021.338.8017.1710.7016.636號20.503.1925.803.2938.802.89二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析：鐵絲粗細(xì)的平方與勁度系數(shù)成正比。3.彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)材料：

除常規(guī)材料外，還需要酒精燈想法解釋：溫度會影響金屬的延展性，從而溫度會影響彈簧勁度系數(shù)。3.溫度二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

3.彈簧的長度彈簧長度/（cm）常溫彈簧長度/（cm）高溫勁度系數(shù)/N/m（常溫）勁度系數(shù)/N/m（高溫）原長/cm4.85.250g7.18.421.32615.33100g10.711.216.167516.35150g14.415.215.328114.715二、根據(jù)不同因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)分析：

大多數(shù)金屬材料在彈性變形階段的應(yīng)力與應(yīng)變之間符合胡克定律：拉伸:σ=Eε(σ拉應(yīng)力,ε拉應(yīng)變,E—拉伸楊氏模量)剪切:τ=Gγ(τ切應(yīng)力,γ切應(yīng)變,G—切變模量)當(dāng)溫度增高時，E和G值都降低。因而，如果溫度改變前后的應(yīng)變相同，則溫度增高后的應(yīng)力減小，即彈簧的彈力也減小。但在室溫附近E和G值變化不大。

3.彈簧的長度三、實(shí)驗(yàn)的不足與改進(jìn)不足1.定量關(guān)系未找出2.彈簧不理想，有自重改進(jìn)1.多測幾組不同彈簧幾