胡克定律与简谐运动

1. 测量弹簧的劲度系数和弹性势能，并验证质量与振荡周期 T 之间的关系。

1. 准备一个已知劲度系数的弹簧、一个用于固定弹簧的支架、至少5个质量不同的可用于悬挂在弹簧上的砝码、一把米尺和一个秒表。
2. 将支架牢固地固定在稳定的基础上，并将弹簧连接到支架上。确保弹簧下方有足够的空间，使其在拉伸时不会触碰到桌面或地面。
3. 对于每个砝码，计算地球引力作用在弹簧上的力（F = mg）。从质量最小的砝码开始。将这些数值记录在表1中。
4. 测量弹簧在未拉伸状态下距离桌面的高度。
5. 将质量最小的砝码挂在弹簧上，测量其位移 Δy₁（见图1）。将该位移值记录在表1中。
6. 挂上砝码后，轻轻向上提起砝码再释放，观察其振荡运动。使用秒表测量振荡周期 T。为获得更精确的测量结果，可记录多个周期的总时间，再除以周期数。重复多次测量，将测得周期 T 的平均值记录在表1中。
7. 按质量从小到大的顺序，对所有砝码重复步骤1.5至1.6。
8. 计算每个不同质量下弹簧的势能，并将结果记录在表1中。
9. 绘制力F随位移Δy变化的关系图。根据公式1，该关系应呈线性。对数据点拟合一条直线，其斜率即为弹簧的劲度系数k。将拟合得到的k值与弹簧的已知劲度系数进行比较。
10. 利用已知的弹簧劲度系数和公式5，计算每个砝码对应的理论振荡周期T，并将结果填入表1中。将其与步骤1.6中用秒表实测的周期T进行比较。

图 1：弹簧振荡，