胡克和胡克定律
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在牛顿时代，英国还有一位著名的物理学家，名叫胡克.他生于1635年7月18日，1653年进入牛津大学读书，师从著名学者波义耳，后成为波义耳实验室的助手，在实验室工作时期发明了空气唧筒.1662年胡克被委派到伦敦皇家学会掌管实验，1663年成为英国皇家学会会员.1678年胡克以气体分子不断碰撞容器壁的结果，解释了压强的由来.在这一期间，他还发明了显微镜和望远镜，并且改进了天文观测计时用的摆.他的大量实验成果为材料力学和弹性力学奠定了基础.
现在人们都知道万有引力的规律是由牛顿发现的，其实，胡克在其中也起了一定的作用.1661年英国皇家学会成立了一个专门委员会，专门研究重力问题，当时胡克就从事这项工作.他已经觉察到引力和重力有同样的本质，他曾和助手们在山顶和矿井下进行实验，企图测定重力随地心的距离变化的关系，但未能成功.
1674年，胡克在一次演讲中提出，引力会随距离变化，“一旦知道了这一关系，天文学家就很容易解决天体运动的规律了”.1680年初，在给牛顿的信中，胡克提出了引力反比于距离平方的猜测.
1684年，在胡克、论恩、哈雷等人的一次聚会中，又重提引力问题.论恩为此拿出一笔奖金，胡克声言他已解决了这一问题，但不肯立即公布它的证明.哈雷于1684年8月从伦敦专程到剑桥大学向牛顿请教，牛顿说他早已完成了这一证明，但当时没有找到这份手稿.在这一年的年底，牛顿重新作出证明寄给哈雷.在哈雷的热情劝告和资助下，1687年出版了牛顿的名著《自然哲学的数学原理》，公布了他力学研究的全部成果.该书的出版标志着经典力学体系的建立.
现在，胡克留给后人影响最大的还是著名的胡克定律：在一定限度内，弹簧的伸长与它所受到的拉力成正比，即F=kX，其中F代表弹簧所受到的拉力，X代表弹簧的伸长量，k被称为倔强系数.k的大小与弹簧本身的材料、匝数、横截面积有关.对于某一确定的弹簧而言，k值是确定的.这一定律的发现直接导致了弹簧测力计――测量力的基本工具的诞生，并且直到今天的物理实验室还在广泛使用.当年，胡克在研究弹力时做了大量的实验，他不仅研究了弹簧伸长和缩短时遵循的规律，而且研究了扭转形变、弯曲形变时遵循的规律.
胡克定律是物理规律和数学公式的完美结合.在各类考试中也经常有这类题目.请同学们看看下面的两道题.
例1实验室中的一个弹簧测力计因弹簧断裂而损坏，小明就去掉断裂的一小段弹簧，将剩余较长一段弹簧重新安装好，并校准了零刻度.那么用这个修复的弹簧测力计测量时，测量值与原来测量值相比较，结果是（）.
A.测量值比原来的测量值大
B.测量值比原来的测量值小
C.与原来测量结果一致
D.以上三种情况都可能出现
解析弹簧受力时，各部分都均匀伸长，在忽略弹簧的自重下，可认为各部分的弹力相同.设想将整个弹簧分成等长的n段，如果弹簧总的伸长量为X，弹力为F，那么每一段伸长量为X/n，每一段产生的弹力大小也是F.弹簧剪短后，仍分成等长n段，如果弹簧总伸长量仍为X，则其余每一段伸长量为X／n.但剪短后每一段自然长度均小于未剪之前，在总伸长度相同的条件下，剪短后的每一段产生的弹力要大.也就是说，剪短后的弹簧与原来较长的弹簧相比较，使它们伸长相同的长度X，对较短的弹簧的拉力大于F.由上分析，用修复的弹簧测力计测量时，测量值小于原来测量值.本题答案应选B.
例2小浩制作了一个弹簧测力计如左图所示，弹簧一共20匝，经检验，该弹簧测力计在测量范围内(0～5N)示数是准确的.该弹簧不但“伸长的长度跟所受的拉力成正比”，而且弹簧受拉力伸长时，各匝伸长的长度都相等.有一次不慎把弹簧靠近O端的一小部分挤压变形，小浩把变形的3匝剪去，并把弹簧上端重新固定在O点，然后把指针C适当向下移动，使它在弹簧测力计竖直放置时指针仍然指在“0”刻度线处.(1)写出这个新改制弹簧测力计受到的拉力F与它的示数F测的关系式，并说明理由；(2)用这个新改制的弹簧测力计称量一个重物，它的示数为4N，该物体实际重是多少?
解析(1)对于一定的拉力F，不管弹簧是否剪断，每匝的伸长量是相同的.但本题中剪断后的弹簧只有17匝，所以它的伸长量只有原来的17／20倍，而弹簧刻度的示数不变，所以示数F测与实际拉力的关系为F测=17F／20，即F=20F测17≈1．18F测；(2)已知F测=4N，将它代入F=1.18F测，可得F=1．18×4N=4．72N，所以该物体的实际重为4．72N.
如果同学们对上面两个问题都搞清楚的话，可以尝试研究下面一道题目的求解方法.
练习一轻质弹簧原长为12cm，上端固定，下端挂2N重物时，这时弹簧的长度变成18cm.设想将该弹簧剪断1／3，较长段下端再挂2N重物时，这根弹簧的长度将是多少厘米？(答案：12cm)
总体而言，初中物理新课程标准对这一部分的要求并不是太高，同学们如果能够利用课余时间，自制一个弹簧测力计加以研究，相信你一定会有许多新的发现和收获.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文