探究弹簧劲度系数影响因素

探究弹簧劲度系数影响因素流程猜想引入设计实验分析总结引入F=kxk与什么有关呢？一、开脑洞的猜想材料匝数金属丝半径长度颜色......锈蚀程度匝间距质量空气的密度海拔......但是，显然有些因素与弹簧劲度系数并没有什么关系；有些因素可以归为一类。一、开脑洞的猜想影响因素的决定，激烈讨论中。。。。。。因此，经过激烈地讨论，我们确定了以下四个因素：弹簧的宽度、弹簧的锈蚀程度、弹簧的长度、温度。一、开脑洞的猜想二、根据不同因素设计实验实验设计中。。。。。。二、根据不同因素设计实验1.弹簧的宽度定义：此处将弹簧的宽度定义为弹簧的外径长实验材料：游标卡尺、两个其他条件相同宽度不同的弹簧、槽码、铁架台、刻度尺二、根据不同因素设计实验1.弹簧的宽度实验步骤：（1）对所有弹簧进行编号二、根据不同因素设计实验1.弹簧的宽度实验步骤：（2）用游标卡尺对弹簧外径及长度进行测量，选测出3号和6号两个80匝，长为4.68cm，宽分别为1.34cm、1.56cm的弹簧二、根据不同因素设计实验1.弹簧的宽度实验步骤：（3）分别将50、100g的钩码挂在两个弹簧上，测出其伸长量。二、根据不同因素设计实验1.弹簧的宽度实验步骤：（4）结合测得数据分别对两个弹簧的劲度系数进行计算二、根据不同因素设计实验测得数据：1.弹簧的宽度1.弹簧宽度编号50g100gK(50g)K(100g)原长：4.28cm3号D=1.34cm18.45cm32.55cm3.46N/m3.47N/m匝数：80匝6号D=1.56cm27.00cm45.80cm2.16N/m2.36N/m二、根据不同因素设计实验选取7号、8号弹簧2.弹簧的锈蚀程度2.锈蚀程度编号50g100g150gk(50g)k(100g)k(150g)原长：6cm7（不锈蚀）8.30cm10.30cm12.30cm21.33N/m22.81N/m23.36N/m匝数：658（锈蚀）7.60cm10.10cm12.20cm28.85N/m23.93N/m23.73N/m二、根据不同因素设计实验实验分析：经过对数据的分析，我们发现锈蚀程度影响的劲度系数差别并不大，所以我们认为锈蚀程度对弹簧劲度系数的影响是比较小的，但是也有影响，锈蚀程度越大，劲度系数越小2.弹簧的锈蚀程度二、根据不同因素设计实验2.弹簧的锈蚀程度实验结论：直径越大的弹簧劲度系数越小。二、根据不同因素设计实验3.弹簧的长度实验材料：游标卡尺、两个其他条件相同长度不同的弹簧、槽码、铁架台、刻度尺注意：我们很容易发现，弹簧的长度是由铁丝粗细、匝数和匝间距共同决定的。因此，接下来我们将分类讨论。二、根据不同因素设计实验（1）匝数相同，铁丝粗细相同，匝间距不同选取9号、10号弹簧进行实验并记录数据3.弹簧的长度弹簧/参数匝数(匝)原长(cm)匝间距(cm)9号6015.100.2510号606.600.11二、根据不同因素设计实验3.弹簧的长度弹簧/参数第一组(悬挂重物50g)第二组(悬挂重物100g)第三组(悬挂重物150g)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)9号17.5020.4419.8020.8721.9021.6410号9.7015.8212.6016.3515.3016.91二、根据不同因素设计实验实验分析：匝间距与劲度系数成正相关(未探得定量关系，因为系统误差太大，实验精度不够，建议利用DIS实验仪器探究)3.弹簧的长度二、根据不同因素设计实验（2）铁丝粗细相同，匝间距相同，匝数相同选取9号弹簧进行实验并记录数据3.弹簧的长度弹簧/参数匝数(匝)原长(cm)匝间距(cm)9号(1)6415.600.249号(2)4811.200.23二、根据不同因素设计实验3.弹簧的长度弹簧/参数第一组(悬挂重物50g)第二组(悬挂重物100g)第三组(悬挂重物150g)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)9号(1)17.9021.3320.3020.8722.6021.029号(2)12.3044.5914.8027.2516.7026.75二、根据不同因素设计实验实验分析：匝数与劲度系数的负一次方成正比。这点可用弹簧串联相关知识解释。3.弹簧的长度二、根据不同因素设计实验（3）匝数相同，匝间距相同，原长相同，铁丝粗细不同选取4号\6号弹簧进行实验并记录数据3.弹簧的长度弹簧/参数匝数(匝)原长(cm)匝间距(cm)铁丝直径(mm)4号604.800.081.806号604.900.080.68二、根据不同因素设计实验3.弹簧的长度弹簧/参数第一组(悬挂重物50g)第二组(悬挂重物70g)第三组(悬挂重物100g)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)长度(cm)所得劲度系数(N/m)4号7.1021.338.8017.1710.7016.636号20.503.1925.803.2938.802.89二、根据不同因素设计实验实验分析：铁丝粗细的平方与劲度系数成正比。3.弹簧的长度二、根据不同因素设计实验实验材料：

除常规材料外，还需要酒精灯想法解释：温度会影响金属的延展性，从而温度会影响弹簧劲度系数。3.温度二、根据不同因素设计实验实验数据：

3.弹簧的长度弹簧长度/（cm）常温弹簧长度/（cm）高温劲度系数/N/m（常温）劲度系数/N/m（高温）原长/cm4.85.250g7.18.421.32615.33100g10.711.216.167516.35150g14.415.215.328114.715二、根据不同因素设计实验实验分析：

大多数金属材料在弹性变形阶段的应力与应变之间符合胡克定律：拉伸:σ=Eε(σ拉应力,ε拉应变,E—拉伸杨氏模量)剪切:τ=Gγ(τ切应力,γ切应变,G—切变模量)当温度增高时，E和G值都降低。因而，如果温度改变前后的应变相同，则温度增高后的应力减小，即弹簧的弹力也减小。但在室温附近E和G值变化不大。

3.弹簧的长度三、实验的不足与改进不足1.定量关系未找出2.弹簧不理想，有自重改进1.多测几组不同弹簧几