研究橡皮筋的伸长和拉力的关系

　　我们曾经用弹簧做过验证胡克定律的实验。对于橡皮筋是否遵从胡克定律尚不清楚。正确的方法就是通过实验来进行研究。

　　取一根长约20厘米左右的细橡皮筋（航空模型用的细橡皮筋或者从松紧带中抽出的细橡皮筋），把它的一端拴在钉在墙上的钉子上，再用细线拴住橡皮筋的下端，在线的中间打一个结，作为观测的记号，并在线的下端打一个圈，准备挂槽码钩用。

　　实验前在橡皮筋背后的墙上贴一张白纸，用手轻轻拉住线的下端，使橡皮筋整直，再用铅笔记下橡皮筋几乎不受拉力时线结的位置，作为测量伸长的零点。

　　实验时，首先挂一只20克的槽码钩，再加上一只20克的糟码（图1．2－1），用记号“·”在白纸上分别记下线结的位置。然后把20克槽码减去，用记号“×”记下线结的位置。再挂上两只20克的槽码，然后逐一地把槽码减去，直到减完为止，并分别用“·”和“×”记录加减负载时线结的位置。如此重复实验，直到橡皮筋发生永久形变为止。把测量的数据填在表格中。

负载		橡皮盘的伸长（mm）
所加槽码质量m(×10-3kg)	拉力F=mg(N)	加负载 时的伸长	每次减去1个槽码时的伸长
			1	2	3	4	5	6
20
40
60
80
100
120

　　根据你测量的数据绘制出橡皮筋的伸长ΔL对负载拉力F的图象，看一看它是否遵从胡克定律。实际上橡皮筋的伸长与外力的关系还是相当复杂的。由于在拉伸的过程中，它的截面积要同时发生变化，以及它的内部结构变化，只在一定的负载范围内近似地遵从胡克定律。请你通过实验找出这样的范围。

　　实验中你还可以发现，在负载的低端和高端区域都有明显的异常。在低端区，它的非线性明显，即伸长与外力不成正比，k值随负载增大而增大，但减小外力与增加外力的变化是可逆的，说明橡皮筋没有超出弹性限度。在高端区，虽然也是非线性的，但其变化已不可逆，加减负载至同一值时，它们对应的伸长不相同，减负载时的伸长大，说明超出弹性限度，出现了剩余形变。图1．2－2为一次实验的ΔL－F的图象。

 

选自：《高中物理课外实验》