一種彈簧勁度系數(shù)測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種物理實驗方法，尤其涉及一種彈簧勁度系數(shù)測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 勁度系數(shù)，即倔強系數(shù)（彈性系數(shù)）。它描述單位形變量時所產(chǎn)生彈力的大小。k 值大，說明形變單位長度需要的力大，或者說彈簧"韌"。勁度系數(shù)又稱剛度系數(shù)或者倔強系 數(shù)。勁度系數(shù)在數(shù)值上等于彈簧伸長（或縮短）單位長度時的彈力。現(xiàn)有技術(shù)中，測試彈 簧的勁度系數(shù)較為麻煩，工作繁瑣，效率低，不夠準(zhǔn)確，因此，存在改進空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種彈簧勁度系數(shù)測量儀。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：
[0005] 本發(fā)明一種彈簧勁度系數(shù)測量儀，包括彈簧測力器、刻度尺、第一定滑輪、第一漏 斗、第二定滑輪、第二漏斗、鹽槽和被測彈簧，所述彈簧測力器的一端固定，所述彈簧測力器 的另一端通過所述第二定滑輪與所述第二漏斗之間連接，所述被測彈簧的一端固定于所述 刻度尺的一端，所述被測彈簧的另一端通過所述第一定滑輪與所述第一漏斗連接，所述第 一漏斗位于所述第二漏斗的正上方，所述鹽槽位于所述第二漏斗的正下方，所述第一漏斗 和所述第二漏斗上均設(shè)置有開關(guān)。
[0006] 本發(fā)明彈簧勁度系數(shù)測量儀的測試方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將被測彈簧固定后將彈簧測力器調(diào)零，同時將第一漏斗和第二漏斗關(guān)閉；
[0008] (2)將任意量食鹽放入第一漏斗，記下被測彈簧伸長量對應(yīng)的刻度尺讀數(shù)；
[0009] (3)打開第一漏斗，使部分食鹽流入第二漏斗中，關(guān)閉第一漏斗，同時記錄被測彈 簧的刻度值X2和彈簧測力器的數(shù)值F1 ;打開第二漏斗，使第二漏斗中食鹽全部流完再關(guān)閉 第二漏斗；
[0010] (4)由 "X1、X2" 計算ΛXI=X2-XI，K1 =F1/ΛXI;
[0011] (5)重復(fù)上述步驟可得Κ2 =F2/ΛΧ2,Κ3 =F3/ΛΧ3 ;
[0012] (6)貝1J被測彈簧的勁度系數(shù)為：ΚΑ= (Κ1+Κ+Κ3)= (F1/ΔX1+F2/ΔX2+F3/ΔΧ3) /3 ；
[0013] (7)將被測彈簧換為另外一個被測彈簧，重復(fù)測量勁度系數(shù)的步驟，可得另一個被 測彈簧的勁度系數(shù)KB= (Kl+K2+K3)/3 = (F1/ΛX1+F2/ΛX2+F3/ΛΧ3)/3 ;
[0014] (8)將兩個被測彈簧串聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧的等效彈簧勁度系數(shù) Κ串；
[0015] (9)驗證彈簧串聯(lián)后等效勁度系數(shù)公式1/Κ串=1/ΚΑ+1/ΚΒ;
[0016] (10)將兩個被測彈簧并聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧的并聯(lián)后總彈簧的 勁度系數(shù)Κ并；
[0017] (11)驗證彈簧并聯(lián)后等效的勁度系數(shù)公式Κ并=ΚΑ+ΚΒ。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0019] 本發(fā)明是一種彈簧勁度系數(shù)測量儀，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過觀察漏斗中的 實驗含量變化情況來控制彈簧伸長量，此過程利用了逆向思維可以充分讓同學(xué)掌握此種理 念，巧妙的運用了"轉(zhuǎn)化"思想將減少量改為增加量，直接運用彈簧測力計測出力，在教學(xué)過 程中可直接利用此裝置驗證彈簧串并聯(lián)后彈簧勁度系數(shù)的公式，本發(fā)明的實驗方法在教學(xué) 中可以使學(xué)生很容易得掌握知識原理，有利于學(xué)生掌握科學(xué)知識，具有推廣應(yīng)用的價值。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：1_彈簧測力器、2-刻度尺、3-第一定滑輪、4-第一漏斗、5-第二定滑輪、 6_第二漏斗、7-鹽槽、8-被測彈簧。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明：
[0023] 如圖1所示：本發(fā)明一種彈簧勁度系數(shù)測量儀，包括彈簧測力器1、刻度尺2、第一 定滑輪3、第一漏斗4、第二定滑輪5、第二漏斗6、鹽槽7和被測彈簧8,所述彈簧測力器1的 一端固定，所述彈簧測力器1的另一端通過所述第二定滑輪5與所述第二漏斗6之間連接， 所述被測彈簧8的一端固定于所述刻度尺2的一端，所述被測彈簧8的另一端通過所述第 一定滑輪3與所述第一漏斗4連接，所述第一漏斗4位于所述第二漏斗6的正上方，所述鹽 槽7位于所述第二漏斗6的正下方，所述第一漏斗4和所述第二漏斗6上均設(shè)置有開關(guān)。
[0024] 本發(fā)明彈簧勁度系數(shù)測量儀的測試方法，包括以下步驟：
[0025] (1)將被測彈簧固定后將彈簧測力器1調(diào)零，同時將第一漏斗4和第二漏斗6關(guān) 閉；
[0026] (2)將任意量食鹽放入第一漏斗4,記下被測彈簧8伸長量對應(yīng)的刻度尺2讀數(shù)；
[0027] (3)打開第一漏斗4,使部分食鹽流入第二漏斗6中，關(guān)閉第一漏斗4,同時記錄被 測彈簧8的刻度值X2和彈簧測力器1的數(shù)值F1;打開第二漏斗6,使第二漏斗6中食鹽全 部流完再關(guān)閉第二漏斗6;
[0028] (4)由 "X1、X2" 計算ΛXI=X2-XI，K1 =F1/ΛXI;
[0029] (5)重復(fù)上述步驟可得Κ2 =F2/ΛΧ2,Κ3 =F3/ΛΧ3;
[0030] (6)貝1J被測彈簧8的勁度系數(shù)為：ΚΑ= (Κ1+Κ+Κ3)= (F1/ΔX1+F2/ΔX2+F3/ΔΧ3) /3 ；
[0031] (7)將被測彈簧換為另外一個被測彈簧8,重復(fù)測量勁度系數(shù)的步驟，可得另一個 被測彈簧 8 的勁度系數(shù)KB= (Κ1+Κ2+Κ3)/3 = (F1/ΛX1+F2/ΛX2+F3/ΛΧ3)/3 ;
[0032] (8)將兩個被測彈簧8串聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧8的等效彈簧勁度 系數(shù)Κ串；
[0033] (9)驗證彈簧串聯(lián)后等效勁度系數(shù)公式1/Κ串=1/ΚΑ+1/ΚΒ;
[0034] (10)將兩個被測彈簧8并聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧8的并聯(lián)后總彈簧 的勁度系數(shù)Κ并；
[0035] (11)驗證彈簧并聯(lián)后等效的勁度系數(shù)公式Κ并=ΚΑ+ΚΒ。
[0036] 數(shù)據(jù)測量
[0037] 彈簧A的勁度系數(shù)KA
[0038]
[0039] 表1彈簧A的勁度系數(shù)KA
[0040] KA= (K !+Κ2+Κ3) /3 = (Fi/ΔX!+F2/ΔX2+F3/ΔΧ3) /3 = 0. 377N/cm
[0041] 彈簧Β的勁度系數(shù)ΚΒ
[0042]
[0043] 表2彈簧Β的勁度系數(shù)ΚΒ
[0044] ΚΒ= (Κ !+Κ2+Κ3) /3 = (Fi/ΔΔX2+F3/ΔΧ3) /3 = 0. 231N/cm
[0045] 串聯(lián)后的勁度系數(shù)Κ串
[0046]
[0047]表3串聯(lián)后的勁度系數(shù)Κ串
[0048] Κφ = ^!+^+^)/3 = (Fi/ΔX!+F2/ΔX2+F3/ΔX3)/3 = 0. 143N/cm
[0049]而根據(jù)公式1/K串（理論）=1/K A+1/KB得K串（理論）=0· 141N/cm
[0050] K串（理論）~K串
[0051] 所以此公式在實驗誤差范圍內(nèi)正確。
[0052]并聯(lián)后的勁度系數(shù)Κ并
[0053]
[0054] 表4并聯(lián)后的勁度系數(shù)
[0055] = (K!+K2+K3) /3 = (Fi/ΔΔX2+F3/ΔX3) /3 = 0. 604N/cm
[0056] 而根據(jù)公式K并（理論）=KA+KB得K并（理論）=0· 608N/cm
[0057] K并（理論）~K并
[0058] 所以此公式在實驗誤差范圍內(nèi)正確。
[0059] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種彈簧勁度系數(shù)測量儀，其特征在于：包括彈簧測力器、刻度尺、第一定滑輪、第 一漏斗、第二定滑輪、第二漏斗、鹽槽和被測彈簧，所述彈簧測力器的一端固定，所述彈簧測 力器的另一端通過所述第二定滑輪與所述第二漏斗之間連接，所述被測彈簧的一端固定于 所述刻度尺的一端，所述被測彈簧的另一端通過所述第一定滑輪與所述第一漏斗連接，所 述第一漏斗位于所述第二漏斗的正上方，所述鹽槽位于所述第二漏斗的正下方，所述第一 漏斗和所述第二漏斗上均設(shè)置有開關(guān)。2. -種如權(quán)利要求1所述的彈簧勁度系數(shù)測量儀的測試方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 將被測彈簧固定后將彈簧測力器調(diào)零，同時將第一漏斗和第二漏斗關(guān)閉； (2) 將任意量食鹽放入第一漏斗，記下被測彈簧伸長量對應(yīng)的刻度尺讀數(shù)； (3) 打開第一漏斗，使部分食鹽流入第二漏斗中，關(guān)閉第一漏斗，同時記錄被測彈簧的 刻度值X2和彈簧測力器的數(shù)值F1 ;打開第二漏斗，使第二漏斗中食鹽全部流完再關(guān)閉第二 漏斗； (4) 由 "X1、X2" 計算ΛΧ1 =X2-X1，K1 =Fl/ΛΧΙ; (5) 重復(fù)上述步驟可得Κ2 =F2/ΛΧ2,Κ3 =F3/ΛΧ3 ; (6) 則被測彈簧的勁度系數(shù)為：ΚΑ= (Κ1+Κ+Κ3) = (Fl/AXl+F2/AX2+F3/AX3)/3 ; (7) 將被測彈簧換為另外一個被測彈簧，重復(fù)測量勁度系數(shù)的步驟，可得另一個被測彈 簧的勁度系數(shù)KB= (K1+K2+K3)/3 = (F1/Λn+F2/ΛX2+F3/ΛX3)/3 ; (8) 將兩個被測彈簧串聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧的等效彈簧勁度系數(shù)Κ 串； (9) 驗證彈簧串聯(lián)后等效勁度系數(shù)公式1/Κ串=1/ΚΑ+1/ΚΒ; (10) 將兩個被測彈簧并聯(lián)，重復(fù)以上步驟，得到兩個被測彈簧的并聯(lián)后總彈簧的勁度 系數(shù)Κ并； (11) 驗證彈簧并聯(lián)后等效的勁度系數(shù)公式Κ并=ΚΑ+ΚΒ。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彈簧勁度系數(shù)測量儀，包括彈簧測力器、刻度尺、第一定滑輪、第一漏斗、第二定滑輪、第二漏斗、鹽槽和被測彈簧，彈簧測力器的一端固定，彈簧測力器的另一端通過第二定滑輪與第二漏斗之間連接，被測彈簧的一端固定于刻度尺的一端，被測彈簧的另一端通過第一定滑輪與第一漏斗連接，第一漏斗位于第二漏斗的正上方，鹽槽位于第二漏斗的正下方。本發(fā)明通過觀察漏斗中的實驗含量變化情況來控制彈簧伸長量，在教學(xué)過程中可直接利用此裝置驗證彈簧串并聯(lián)后彈簧勁度系數(shù)的公式，本發(fā)明的實驗方法在教學(xué)中可以使學(xué)生很容易得掌握知識原理，有利于學(xué)生掌握科學(xué)知識，具有推廣應(yīng)用的價值。
【IPC分類】G09B23/10, G01M13/00
【公開號】CN105334041
【申請?zhí)枴緾N201510887528
【發(fā)明人】王寶珍, 宋亞峰, 劉凱, 王小品
【申請人】商洛學(xué)院
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月6日