”端所加的电源电压，利用集成霍耳开关这个特性，可以将传感器输出信号输入周期测定仪，测量物体转动的周期或物体移动所经时间。图 1
三、实验仪器
FD-GLB-II简谐振动与弹簧劲度系数实验仪
1．调节旋钮（调节弹簧与主尺之间的距离） 2.横臂 3.吊钩 4.弹簧 5.初始砝码
6.小指针 7.挂钩 8.小镜子 9.砝码托盘 10.游标尺 11.主尺 12.水平调节螺丝 13.砝码 14.小磁钢 15.集成霍耳开关传感器 16.同轴电缆接线柱 17.计数显示
18.计时显示 19.复位键 20.设置/阅览功能按键 21.触发指示灯
四、技术指标
1．焦利秤标尺量程：0-600mm，读数精度为0.02mm。
2．计时计数毫秒仪读数精度为1ms，周期有存储功能，计时结束后可查阅每个振动周期值。
3．集成霍耳开关传感器使用临界距离：9mm。
4．小磁钢直径为10mm，厚度为2mm。
5．弹簧丝的线径为0.5mm，弹簧的外径为12mm。
6．砝码组：
1g砝码，10片（用于静态拉伸法测量弹簧的劲度系数）
20g左右砝码1个；50g左右砝码1个（用于动态简谐振动法测量弹簧丝的劲度系数）
五、实验内容
1．验证胡克定律，测量弹簧劲度系数。
2．研究弹簧振子作简谐振动的特性，测量简谐振动的周期，用理式计算弹簧劲度系数，对两种方法的测量结果进行比较。
3．学习集成霍耳开关的特性及使用方法，用集成霍耳开关准确测量弹簧振子的振动周期。
4．用新型焦利秤测量微小拉力。
5．测量本地区的重力加速度。
六、实验过程
必做内容：测量弹簧劲度系数
（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数K
（1）调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤水平。
（2）在主尺顶部安装弹簧，再依次挂入吊钩、初始砝码，使小指针被夹在两个初始砝码中间，下方的初始砝码通过吊钩和金属丝连接砝码托盘，这时弹簧已被拉伸一段距离。（见图2）
（3）调整小游标的高度使小游标左侧的基准刻线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和像重合时，观察者方能通过主尺和游标尺读出读数。
（4）先在砝码托盘中放入1克砝码，然后再重复实验步骤（3），读出此时指针所在的位置值。先后放入9个1克砝码，通过主尺和游标尺依次读出每个砝码被放入后小指针的位置，再依次从托盘中把这9个砝码一个个取下，记下对应的位置值。（读数时必须消除视差）
（5）根据每次放入或取下砝码时弹簧所受的重力和对应的拉伸值，用作图法或逐差法，求得弹簧的劲度系数。
（二）测量弹簧简谐振动周期，计算得出弹簧的劲度系数。
（1）取下弹簧下的砝码托盘、吊钩和校准砝码、指针，挂入20g铁砝码，铁砝码下吸有小磁钢（磁极需正确摆放，否则不能使霍耳开关传感器导通）。
（2）把带有传感器的探测器装在镜尺的左侧面，探测器通过同轴电缆线与计数计时器输入端连接。
（3）拨通计时器的电源开关，使计时器预热10分钟。
（4）移动镜尺调整霍耳开关探测器与小磁钢间距，使小磁钢与霍耳传感器正面对准，并调整霍耳开关的高度，以便小磁钢在振动过程中比较好的使霍耳传感器触发，当传感器被触发时，计数计时器上的触发指示灯将变暗。
（5）向下拉动砝码使其拉伸一定距离，使小磁钢面贴近霍耳传感器的正面，这时可看到计数计时器上的触发指示灯是暗的，然后松开手，让砝码上下振动，此时触发指示灯在闪烁。
（6）计数器停止计数后，记录计时器显示的数值，计算振动周期，代入（2）式，计算弹簧的劲度系数。
（7）将伸长法和振动法测得的劲度系数进行比较
选做内容：
（一）用新型焦利称测量微小拉力，求液体的表面张力系数
在弹簧称下挂一个薄型圆环。在其下面另配一个升降台，升降台上放一个玻璃器皿，器皿中放置纯水，测量金属与圆环接触后，水柱因液面下降，到液柱变薄直至拉断前瞬间的力，和拉断后的力，此二力之差便是液体水的表面张力。已知表面张力及作用力的长度，可求得表面张力系数。（关于表面张力系数测量，请查阅沈元华 陆申龙主编，《基础物理实验》，高等教育出版社，2003，116-117）
（二）用新型焦利称测量本地区的重力加速度（提示：弹簧劲度系数用振动法求得，通过测出力与伸长量的关系，用胡克定律求出重力加速度）
七、实验数据记录
（一）用新型焦利秤测定弹簧劲度系数
每次增加1
（或减少1 ）砝码，记录
关系数据，实验数据如表1。取银川地区重力加速度
表1
关系数据 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 9.000
10.000 用逐差法处理后，可得盘中没增加5 砝码，弹簧平均伸长
，根据（1）式可得该弹簧的劲度系数
（二）测量弹簧简谐振动周期，求弹簧的劲度系数
轻轻拉动弹簧使其振动，即可测得震动50次时间为（ ），于是得弹簧震动周期为
。当P 近似取1/3 ，且用天平称得 ，
（包括小磁钢质量）时，由（2）式计算出弹簧的劲度系数 。两种方法测量弹簧劲度系数的百分误差为 %
八、注意事项
（1）实验时弹簧需有一定伸长，即弹簧须每圈间要拉开些，克服静摩擦力，否则会带来较大的误差。
（2）弹簧拉伸不能超过弹性限度，弹簧拉伸过长将发生形变使其损坏。
（3）做完实验后，为防止弹簧长期处于拉伸状态，须将弹簧取下，使弹簧恢复自然状态。
（4）砝码取下后应放入砝码盒中。
（5）切勿将小指针弯折，以防止其变形。
九、参考资料
[1] 沈元华 陆申龙主编，《基础物理实验》，北京：高等教育出版社，2003，103-108
[2] 贾玉润等，《大学物理实验》，上海：复旦大学出版社，1987.7
[3] 陆申龙 张平，《用集成霍耳传感器测量周期的新型焦利称的研制》《实验技术与管理》，2001，18（2）：119-122
附录：
计时计数毫秒仪使用说明
一、工作原理
此仪器利用单片机芯片，同时具有计时和计数功能。为了适应实验要求，当单片机中断口前两次接收到下降沿信号或正在设定计数值时，不对其计数，只有当
第三次接收到信号或设定完成时才开始计数，同时开始计时，每接收到一个下降沿信号就计数一次，直至使用者预设的值，则停止计数和计时。这时可从计时显示中读出发生触发信号所用的时间，例：弹簧的振动周期。
二、使用步骤
1．计数计时器输入端通过同轴电缆线与探测器连接。
2．打开电源，先设定计数值，计数显示屏上将显示此数值，此时仪器处于等待状态，仪器左下角的高电平指示灯一直为亮，接收到一个触发信号，灯就暗一次，当接收到第三个触发信号后开始计时。
3．计时结束后，可读出计时值。这时,若按设定/阅览值，可阅览前面每次触发间隔的时间。
三、仪器用途
本仪器可用于测量周期性运动物体的工作周期。
