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Hooke's law 公式,SPM 物理

公式:F = kx。考试不提供,需记忆。

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Hooke's law
F = kx

考试不提供,需记忆。

用途

Hooke's law 用于力与运动 II(SPM 物理中五)。每一行运算都要带 SI 单位。 力与运动 II

符号与 SI 单位

符号含义SI 单位
FN
k弹簧常数N m⁻¹
x伸长量m

公式变形

  • k = F / x
  • x = F / k

解题示例

一弹簧常数 k = 200 N m⁻¹,被拉伸 x = 0.05 m。 F = kx = 200 × 0.05 = 10 N。

常见陷阱

x 是伸长量(长度的变化),而非总长度。仅在弹性极限内成立。

理解胡克定律

胡克定律 F = kx 描述弹簧如何伸长。F 是所施加的力,以牛顿(N)为单位。

k 是弹簧常数,以牛顿每米(N m⁻¹)为单位,衡量刚度。x 是伸长量,长度的增加,以米(m)为单位。

力与伸长量成正比:力加倍,伸长量也加倍,前提是保持在弹性极限内。越硬的弹簧 k 越大,故相同力下伸长越少。

按需整理:k = F / x 由力–伸长量的测量求弹簧常数,x = F / k 推算已知弹簧会伸长多少。始终使用伸长量 x,而非弹簧的总长度。

分步解题示例

一个 F = 15 N 的力使弹簧伸长 x = 0.06 m。求弹簧常数。

把胡克定律整理求 k:

  • k = F / x = 15 N / 0.06 m
  • k = 250 N m⁻¹

因此弹簧常数为 k = 250 N m⁻¹(3 位有效数字)。这表示每多伸长一米需要 250 N,或每多伸长一厘米需要 2.5 N。

用代入检验:30 N 的力应给出 x = F/k = 30 / 250 = 0.12 m,恰为原伸长量的两倍,这正是正比关系所要求的。

常见错误与考法

关键陷阱:x 是伸长量(长度的变化),而非总长度,且此定律仅在弹性极限内成立。

其他常见错误:

  • 把 x 留作厘米,使 k 算得小 100 倍。
  • 用加载后弹簧的长度,而不减去其原长。
  • 在超过弹性极限处套用此定律,那里图线已不再是直线。

题目会要求你计算 k、F 或 x,定义弹簧常数,或解释力–伸长量图的形状以及弹性极限的位置。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

作者 spmphysics.com.my 编辑团队.· 更新于 2026年9月5日

常见问题

考试会给这个公式吗?
不会。SPM 物理试卷不提供公式表,因此需要记住。
什么是弹性极限?
它是这样一个点:超过之后,撤去力时弹簧不再恢复原长。超过它,胡克定律失效,力–伸长量图开始弯曲。
弹簧常数大意味着什么?
k 大表示弹簧硬、抗拉伸,小伸长量就需要大的力。k 小则表示弹簧软、易伸长。
为何必须用伸长量而非总长度?
胡克定律把力与该力引起的长度变化联系起来。弹簧的原长在无力时即存在,故只有额外的伸长量 x 才算数。

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