验 内 容
】
一、用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K
（1）调节底板的三个水平调节螺丝，使重锤尖端对准重锤基准的尖端。 （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。（可参考说明书中的装置图） （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，锁紧固 定小游标的锁紧螺钉，然后调整视差，先让指针与镜子中的虚象重 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。先后放入10个0.5克砝码，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10个砝 码取下拖盘，记下对应的位置值。 （5）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。
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实 验 内 容
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二、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铁砝码， 铁砝码下吸有磁钢片（磁极需正确摆放，否则不能使霍耳开关传感 器导通）。 （2）把传感器附板夹入固定架中，固定架的另一端由一个锁紧螺丝把传 感器附板固定在游标尺的侧面。 （3）分别把霍耳传感器固定板上的V+、V-，Vout 与计时器的V+、V-、 Vin用导线连接起来，打开计时器。 （4）调整霍耳传感器固定板的方位与横臂方位，使磁铁与霍耳传感器正面 对准，并调整小游标的高度，以便小磁钢在振动过程中触发霍耳传感 器，当传感器被触发时，固定板上的白色发光二极管将被点亮。 （5）向下拖动砝码使其拉伸一定距离，使小磁钢面贴近霍耳传感器的正面， 这时可看到霍耳传感器固定板中的白色发光二极管是亮的，然后松开 手，让砝码来回振动，此时发光二极管在闪烁。
F K y
（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∆y的对应关系，就可由（1）式推算出弹簧的劲度系数。 2、 将质量为M的物体挂在垂直悬挂于固定支架上的弹簧的下端，构成一 个弹簧振子，若物体在外力作用下（如用手下拉，或向上托）离开 平衡位置少许，然后释放，则物体就在平衡点附近做简谐振动，其 周期为： M PM 0 （2） T 2
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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、测量两个不同弹簧的劲度系数，加深对 弹簧的劲度系数与它的线径、外径关系 的了解。 4、了解并掌握集成霍耳开关传感器的基本 工作原理和应用方法。
【
实 验 原 理
】
1、 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∆y成正比，即：
弹簧等效质量MO/3）
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注 意 事 项
】
此项实验配有两个弹簧，实验时可选一个，也可 两个都做，观测弹簧的线径和外径与劲度系数的关 系。但须注意，实验时弹簧需有一定伸长，即弹簧 须每圈间要拉开些，克服静摩擦力，否则会带来较 大的误差。因此，用拉伸法测量时，对线径为0.4mm 的弹簧，砝码托盘在初始时不需放入砝码，对线径 为 0.6mm 的弹簧需在砝码托盘中事先放入 20g 砝码； 而用振动法测量时，对线径为0.4mm的弹簧，应挂入 20g砝码，对线径为0.6mm的弹簧，应挂入一50g左右 的砝码。
图 6-1
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实 验 仪 器
】
计时计数毫秒仪，集成霍耳开关传感器固定板及引线，新型焦利秤，砝 码组①500mg砝码，10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1号弹簧丝的劲度系数）③50g 左右砝码，1个（用于动态简谐振动法测量2号弹簧丝的劲度系数）
图中1、小磁钢 2、集成霍耳开关传感器 3、白色发光二极管 4、霍耳传感器管脚 接线柱 5、调节旋钮（调节弹簧与主尺之 间的距离） 6、横臂 7、吊钩 8、弹簧 9、初始砝码 10、小指针 11、挂钩 12、 小镜子 13、砝码托盘 14、游标尺 15、 主尺 16、重锤（调节立柱铅直）17、水平 调节螺丝18、计数显示 19、计时显示 20、低电平指示 21、复位键 22、设置/阅 览功能按键 23、电源,信号接线柱.
K
式中P是待定系数，它的值近似为1/3，可由实验测得，M0是弹簧本身的 质量，而PM0被称为弹簧的有效质量。通过测量弹簧振子的振动周期T， 就可由（2）式计算出弹簧的劲度系数。
【
实 验 原 理
】
3. 磁开关（磁场控制开关） 如图6-1所示，集成霍耳传感器是一种磁敏开关。“+”“-”间加直流 电压，“+”接电源正极、“-”接电源负极。当垂直于该传感器的磁感 应强度大于某值Bop时,该传感器处于“导通”状态，这时处于“O”脚 和“-”脚之间输出电压极小，近似为零，当磁感强度小于某值 Brp(Brp<Bop)时，输出电压等于“+”、“-”端所加的电源电压，利用 集成霍耳开关这个特性，可以将传感器输出信号输入周期测定仪，测 量物体转动的周期或物体移动所经时间。
【
实 验 内 容
】
（6）计数器停止计数后，记录计时器显示的数值（计时器的使用参看
前面计时计数毫秒仪的使用说明）。
（7）要求测量10个周期的实验，重复实验10次，取平均值。
1 M M0 3 （8）根据公式，T 2 K
1 2
求出弹簧的劲度系数。（MO是弹簧质量，
【 数 据 记 录 表 】
表1
M/(g)
胡克定律测劲度系数 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
0.5
1.0
1.5
X
表2
次数
利用简谐振动的周期测劲度系数 3 4 5 6 7 8 9 10
1 T
2