目的
探究拉力与弹簧伸长量之间的关系并测定弹簧常数。
变量
- 操纵变量: 拉力 F（负载的重量）
- 响应变量: 弹簧的伸长量 x
- 固定变量: 同一根弹簧
仪器与材料
- 钢弹簧
- 铁架台和夹子
- 带挂钩的槽码
- 半米尺
- 指针
- G 形夹
步骤
- 把弹簧挂在夹子上，在其下端装一指针，紧靠竖直的半米尺。
- 不加负载时，记录指针的初始读数。
- 在弹簧上挂 50 g 负载（重量 0.5 N），记录新的指针读数。
- 计算伸长量 x = 新读数 − 初始读数。
- 逐级加载至约 250 g，每次记录读数；然后取下负载检查弹簧能否复原。
- 记录每个负载对应的力 F 和伸长量 x。
记录数据
记录拉力 F（N）和伸长量 x（cm 或 mm）。每列标明物理量与单位，并保持小数位一致。
图表
以 F（纵轴）对 x（横轴）作图。通过原点的直线表明 F 与 x 成正比，符合胡克定律；超过弹性极限后直线弯曲。
分析
根据胡克定律 F = kx，故 F 对 x 图的斜率即为弹簧常数 k。直线段表明弹簧遵守胡克定律。
注意事项
- 轻轻地加减负载，待弹簧稳定后再读数。
- 在视线平齐处读取指针以避免视差误差。
- 不要超过弹簧的弹性极限。
示例结果及其含义
一条钢弹簧的示例数据（初始指针读数已扣除，得到伸长量）：
- 力 F = 0.5 N，伸长量 x = 2.0 cm
- F = 1.0 N，x = 4.0 cm
- F = 1.5 N，x = 6.0 cm
- F = 2.0 N，x = 8.0 cm
- F = 2.5 N，x = 10.0 cm
力每增加 0.5 N，伸长量就增加 2.0 cm，因此伸长量是力的固定倍数。这正是弹簧遵守胡克定律的标志：在弹性极限内，伸长量与拉力成正比。
当卸下所有负载后指针回到起始读数，说明弹簧仍有弹性，也说明取数据的过程中从未超过弹性极限。
读图与求答案
以力 F（纵轴）对伸长量 x（横轴）作图。各点落在一条通过原点的直线上，证实 F 与 x 成正比。
这条直线的斜率就是弹簧常数 k。在最佳拟合直线上取相距较远的两点画一个大三角形，例如 (0.020 m, 0.5 N) 与 (0.100 m, 2.5 N)。
先把伸长量换算成米：
k = ΔF ÷ Δx = (2.5 − 0.5) N ÷ (0.100 − 0.020) m = 2.0 N ÷ 0.080 m = 25 N m⁻¹
因此弹簧常数为 25 N m⁻¹，即每伸长 1 m 需要 25 N 的力。图的直线部分就是胡克定律成立的区间；若弹簧超载，直线会在弹性极限之后向上弯曲。
评分要点
实验操作分：轻放和轻取每个负载，待弹簧停止上下摆动后再读数；在视线平齐处对着直尺读取指针以避免视差误差；不要超过弹性极限，使弹簧能恢复原长。
试卷三的科学过程技能分：清楚说明变量，操纵变量是拉力 F，响应变量是伸长量 x，固定变量是全程使用同一条弹簧。把 F（N）和 x（cm 或 m）列成表格，每列标题都带单位并保持相同小数位。
坐标轴用均匀刻度，点要画得清晰，只画一条细的最佳拟合直线。由斜率求 k 时，写出三角形、坐标和单位。
好的结论把通过原点的直线与实验目的联系起来：弹簧遵守胡克定律。
来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)