彈性體的特性---虎克定律

出自 全民科學平台
於 2019年12月9日 (一) 09:06 由 吳哲源 (對話 | 貢獻) 所做的修訂
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一彈性體於彈性範圍內,其伸長或壓縮的形變量與所受外力之間存在正比的關係,之間的比例係數稱為彈性係數。

實驗材料:

  1. 彈簧 *2
  2. 砝碼50公克及100公克數個,達總質量400公克
  3. 米尺X1
  4. 長尾夾X1

現象說明

垂直懸掛一條彈簧,逐一加砝碼於彈簧底端,觀察彈簧伸長量與所掛砝碼質量關係;換另一條砝碼重做前述實驗;將前面兩條彈簧串聯,重做前述實驗;將前面兩條彈簧並聯,重做前述實驗。


探究問題

  • 2.1 將彈簧逐一垂直懸掛,並於下端逐一掛砝碼,觀察彈簧伸長量與所掛砝碼質量之間的可能關係。
  • 2.2 彈簧伸長量與所掛砝碼質量存在關係式?
  • 2.3 上面所述關係式適用於各種不同砝碼質量範圍?
  • 2.4 兩條彈簧串聯(並聯)時易於或難於拉伸,代表的物理意義為何?
  • 2.5 實驗中還有哪些要注意的地方?


實作項目

  • 3.1 懸掛第一條彈簧,逐一加50公克砝碼,紀錄所加砝碼質量與對應之伸長量。
  • 3.2 懸掛第二條彈簧,逐一加50公克砝碼,紀錄所加砝碼質量與對應之伸長量。
  • 3.3 懸掛第一條及第二條彈簧串聯,逐一加50公克砝碼,紀錄所加砝碼質量與對應之伸長量。
  • 3.4 懸掛第一條及第二條彈簧並聯,逐一加50公克砝碼,紀錄所加砝碼質量與對應之伸長量。
  • 3.5 實驗中特別注意彈簧伸長量之量取。
  • 3.6 使用Excel軟體,將實驗數據作圖。
  • 3.7 分析實驗結果


砝碼重量(g)50100150200250300350400
彈簧增加的長度(cm)


分析與結論

  • 4.1 能分析各條彈簧所掛砝碼質量與對應伸長量之間的關係。
  • 4.2 能由數據圖中表述兩條彈簧之差異。
  • 4.3 串聯、並聯所得數據與單條彈簧之間的差異,並萃取關係式。
  • 4.4 能從所記錄數據與繪製的數據圖中,瞭解還有額外需要設計實驗與執行的項目,例如在掛有砝碼且平衡時,小幅度拉動砝碼並釋放,觀察砝碼對應之振盪現象。


教學目標與評量

  • 5.1 能得到各條彈簧所掛砝碼質量與對應伸長量之間的關係。
  • 5.2 能從數據圖中萃取重要物理量。
  • 5.3 前述關係式用之砝碼質量範圍。
  • 5.4 能分析討論串並聯與單一彈簧之特性關係。