Лабораторная работа по физике про жёсткость пружины в 7 классе называется «Градуирование пружины и измерение сил динамометром»: ты сам наносишь шкалу на пружинный прибор и потом измеряешь ею неизвестную силу. Растяжение пружины пропорционально силе, и на этом держится любой динамометр. Ниже цель, ход, таблица, расчёт жёсткости, образец вывода и ошибки.
Номер в учебнике. В издании И. М. Перышкин, А. И. Иванов. Физика. 7 класс. Базовый уровень, 6-е изд., Просвещение, 2026 (с. 215–216) это работа № 7; в учебниках других лет номер свой. Саму жёсткость k = F / x в этом издании считают в соседней работе № 6 «Исследование силы упругости» (с. 214–215), а на ОГЭ её измеряют в задании 17 на комплекте № 2 с пружинами (50 ± 2) Н/м и (10 ± 2) Н/м. Поэтому ниже к градуированию добавлен шаг с расчётом k.
Цель и приборы
Цель: создать собственную шкалу динамометра 0–4 Н с делением 0,1 Н и с её помощью измерить неизвестную силу.
Приборы: пружинный динамометр с закрытой шкалой (вместо заводской шкалы чистая бумага), штатив, четыре груза по 100 г (вес каждого 1 Н), линейка, карандаш.
Честно про установку. Нарисовать свою бумажную шкалу, как в учебнике, в наших установках пока нельзя. Зато жёсткость пружины можно измерить в Лаборатории ОГЭ: кнопка ниже ведёт туда. В комплекте № 2 есть пружины на планшете с миллиметровой шкалой и грузы по 100 г — подвешиваешь грузы, читаешь удлинение и считаешь k. Чтение динамометра отдельно можно потренировать в установке «Законы Ньютона: тяга и трос».
Ход работы
- Закрепи динамометр вертикально. Без нагрузки поставь на бумаге нулевой штрих напротив указателя.
- Подвесь один груз (1 Н) и после успокоения поставь штрих напротив указателя. Так же поставь штрихи для 2, 3 и 4 грузов.
- Подпиши штрихи 0, 1, 2, 3, 4 и впиши единицу: Н.
- Линейкой раздели каждый промежуток между соседними ньютонами на 10 равных частей: одно деление будет 0,1 Н.
- Подвесь неизвестный груз и прочитай силу по своей шкале. Запиши результат с погрешностью 0,1 Н.
- Если учитель просит жёсткость (в учебнике 2026 года это шаг работы № 6): измерь растяжение x для каждой нагрузки, переведи миллиметры в метры и вычисли k = F / x.
Таблица измерений
Шаблон для тетради. Силу бери из числа грузов (100 г = 1 Н), растяжение измеряй линейкой от нулевого штриха.
| Число грузов | Сила F, Н | Положение указателя от нуля, мм | Растяжение x, м | k = F / x, Н/м |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | |||
| 2 | 2 | |||
| 3 | 3 | |||
| 4 | 4 | |||
| неизвестный груз | по шкале: |
Если штрихи ставил правильно, k во всех строках получится почти одинаковым: это и есть жёсткость пружины.
Как оформить вывод
Образец (числа учебные; пружина с k = 50 Н/м): «Один груз 1 Н растянул пружину на 20 мм, k = 1 / 0,020 = 50 Н/м; четыре груза дали 80 мм, k тоже 50 Н/м. Расстояния между штрихами на каждый ньютон одинаковы, шкала равномерная. Неизвестный груз сместил указатель на 50 мм, что по моей шкале соответствует (2,5 ± 0,1) Н. Вывод: растяжение пружины прямо пропорционально силе, поэтому шкала динамометра равномерная.»
Шаблон: «Растяжение пружины при … Н равно … мм, при … Н равно … мм, значит растяжение … силе. Жёсткость k = … Н/м. Неизвестная сила по моей шкале P = (… ± …) Н.»
Где ошибаются
- Нулевой штрих ставят с грузом. Ноль отмечают на ненагруженной пружине.
- Штрихи делят «на глаз». Если интервалы неравномерные, шкала врёт. Используй линейку и дели каждый ньютон на 10 равных частей.
- Снимают показание, пока груз качается. Дождись, когда указатель успокоится.
- Забывают подписать единицу. Шкала без «Н» не считается готовой.
- Считают k в миллиметрах. Для Н/м переведи растяжение в метры: 20 мм = 0,020 м.
Шпаргалка за 30 секунд
Сила груза
- Формула
- F = m·g, 100 г ≈ 1 Н
- Ловушка
- граммы вместо ньютонов
Жёсткость
- Формула
- k = F / x
- Ловушка
- мм вместо м
Цена деления шкалы
- Формула
- (F₂ − F₁) / число делений = 0,1 Н
- Ловушка
- делить интервал на глаз
Типичная ошибка в выводе: написать «пружина растянулась». Нужно сказать, что растяжение пропорционально силе, и привести число k.
Контрольные вопросы
- Что значит «проградуировать» пружину? Нанести на неё шкалу по эталонным силам: известным грузам.
- Почему шкала динамометра равномерная? Растяжение пружины прямо пропорционально силе, поэтому одинаковые добавки силы дают одинаковые добавки растяжения.
- Как найти жёсткость пружины? Разделить силу на растяжение: k = F / x, в Н/м.
- Какая погрешность у собственной шкалы? Цена деления 0,1 Н.
- Что показывает неизвестный груз? Силу тяжести, действующую на него; её читают по своей шкале.
Следующий шаг: в Лаборатории ОГЭ возьми комплект № 2, подвесь грузы к пружине и посчитай k по шкале планшета. Читать показания динамометра можно потренировать в установке «Законы Ньютона: тяга и трос», а потом сделать работу про силу трения, где тот же прибор измеряет Fтр. Если k в строках таблицы у тебя заметно разные, разберём почему на пробном занятии по физике.