探究彈簧勁度系數(shù)影響因素

1、探究彈簧勁度系數(shù)影響因素探究彈簧勁度系數(shù)影響因素流程流程猜想猜想引入引入設(shè)計設(shè)計實驗實驗 分析分析 總結(jié)總結(jié)引入引入F=kxk與什么有關(guān)呢？與什么有關(guān)呢？一、開腦洞的猜想一、開腦洞的猜想材料材料匝數(shù)匝數(shù)金屬絲半徑金屬絲半徑長度長度顏色顏色.銹蝕程度銹蝕程度匝間距匝間距質(zhì)量質(zhì)量空氣的密度空氣的密度海拔海拔.但是，顯然有些因素與彈簧勁度但是，顯然有些因素與彈簧勁度系數(shù)并沒有什么關(guān)系；有些因素系數(shù)并沒有什么關(guān)系；有些因素可以歸為一類。可以歸為一類。一、開腦洞的猜想一、開腦洞的猜想影響因素的決定，影響因素的決定，激烈討論中。激烈討論中。 因此，經(jīng)過激烈地討論，我們因此，經(jīng)過激烈地討論，我們確定了以下四

2、個因素：確定了以下四個因素：彈簧的彈簧的寬度、彈簧的銹蝕程度、彈寬度、彈簧的銹蝕程度、彈簧的長度、溫度?；傻拈L度、溫度。一、開腦洞的猜想一、開腦洞的猜想二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗實驗設(shè)計中。實驗設(shè)計中。二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗1.彈簧的寬度彈簧的寬度定義：此處將彈簧的寬度定義為彈簧的外徑定義：此處將彈簧的寬度定義為彈簧的外徑長長實驗材料：游標(biāo)卡尺、兩個其他條件相同寬實驗材料：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)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗1.彈簧的寬度彈簧的寬度實驗步驟

3、：實驗步驟：（1）對所有彈簧進(jìn)對所有彈簧進(jìn)行編號行編號二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗1.彈簧的寬度彈簧的寬度實驗步驟：實驗步驟：（2）用游標(biāo)卡尺對彈用游標(biāo)卡尺對彈簧外徑及長度進(jìn)行測量簧外徑及長度進(jìn)行測量，選測出，選測出3號和號和6號兩個號兩個80匝，長為匝，長為4.68cm，寬分別為寬分別為1.34cm、 1.56cm的彈簧的彈簧二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗1.彈簧的寬度彈簧的寬度實驗步驟：實驗步驟：（3）分別將）分別將50、100g的鉤碼的鉤碼掛在兩個彈簧上掛在兩個彈簧上，測出其伸長量，測出其伸長量。二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗1.彈

4、簧的寬度彈簧的寬度實驗步驟：實驗步驟：（4）結(jié)合測得）結(jié)合測得數(shù)據(jù)分別對兩個數(shù)據(jù)分別對兩個彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù)進(jìn)行計算進(jìn)行計算二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗測得數(shù)據(jù)：測得數(shù)據(jù)：1.彈簧的寬度彈簧的寬度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗選取選取7號、號、8號彈簧號彈簧2.彈簧的銹蝕程度彈簧的銹蝕程度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗分析：實驗分析： 經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析，我們發(fā)現(xiàn)銹蝕程度影經(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，蝕程

5、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)越但是也有影響，銹蝕程度越大，勁度系數(shù)越小小2.彈簧的銹蝕程度彈簧的銹蝕程度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗2.彈簧的銹蝕程度彈簧的銹蝕程度實驗結(jié)論：實驗結(jié)論： 直徑越大的彈簧勁度系數(shù)越小。直徑越大的彈簧勁度系數(shù)越小。二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗3.彈簧的長度彈簧的長度實驗材料：游標(biāo)卡尺、兩個其他條件相同長實驗材料：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)，彈簧的長度是由鐵注意：我們很容易發(fā)現(xiàn)，彈簧的長度是由鐵絲粗

6、細(xì)、匝數(shù)和匝間距共同決定的。因此，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。接下來我們將分類討論。二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗（1）匝數(shù)相同，鐵絲粗細(xì)相同，匝間距不同）匝數(shù)相同，鐵絲粗細(xì)相同，匝間距不同選取選取9號、號、10號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗分析：實驗分析： 匝間距與勁度系數(shù)成正相關(guān)匝間距與勁度系數(shù)成正相關(guān)(未探得定量未探得定量關(guān)系，因為系統(tǒng)誤差太大，實驗精度不夠，關(guān)系，因為系統(tǒng)

7、誤差太大，實驗精度不夠，建議利用建議利用DIS實驗儀器探究實驗儀器探究)3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗（2）鐵絲粗細(xì)相同，匝間距相同，匝數(shù)相同）鐵絲粗細(xì)相同，匝間距相同，匝數(shù)相同 選取選取9號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗分析：實驗分析： 匝數(shù)與勁度系數(shù)的負(fù)一次方成正比。這匝數(shù)與勁度系數(shù)的負(fù)一次方成正比。這點可用彈簧串聯(lián)相關(guān)知識解釋。點可用彈簧串聯(lián)相關(guān)知識解釋。3.彈簧的長度彈簧的長度二、

8、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗（3）匝數(shù)相同，匝間距相同，原長相同，鐵）匝數(shù)相同，匝間距相同，原長相同，鐵絲粗細(xì)不同絲粗細(xì)不同 選取選取4號號6號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)號彈簧進(jìn)行實驗并記錄數(shù)據(jù)3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗分析：實驗分析： 鐵絲粗細(xì)的平方與勁度系數(shù)成正比。鐵絲粗細(xì)的平方與勁度系數(shù)成正比。3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗實驗材料材料： 除除常規(guī)常規(guī)材料外，材料外，還需要還需要酒精燈酒精燈 想法想法解釋：

9、解釋： 溫度會影響金屬的延展性，從而溫度會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)。影響彈簧勁度系數(shù)。3.溫度溫度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗實驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)： 3.彈簧的長度彈簧的長度二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗二、根據(jù)不同因素設(shè)計實驗 實驗實驗分析分析： 大多數(shù)金屬材料在彈性變形階段的應(yīng)力與應(yīng)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：變之間符合胡克定律：拉伸拉伸:=E(拉應(yīng)力拉應(yīng)力,拉應(yīng)變拉應(yīng)變,E拉伸楊氏模量拉伸楊氏模量)剪切剪切:=G(切應(yīng)力切應(yīng)力,切應(yīng)變切應(yīng)變,G切變模量切變模量) 當(dāng)溫度增高時，當(dāng)溫度增高時，E和和G值都降低。因而，如果值都降低。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。但在室溫附近減小，即彈簧的彈力也減小。但在室溫附近E和和G值變化不大。值變化不大。 3.彈簧的長度彈簧的長度三、實驗的不足與改進(jìn)三、實驗的不足與改進(jìn)不足不足1.定量關(guān)系未找出定量關(guān)系未找出2.彈簧不理想，有自重彈簧不理想，有自重改進(jìn)改進(jìn)1.多測幾組不同彈簧幾多測幾組不同彈簧幾次同一組的數(shù)據(jù)，利用次同一組的數(shù)據(jù)，利用函數(shù)擬合分析。函數(shù)擬合分析。2.加大重物質(zhì)量或用微加大重物質(zhì)量或