研究性实验报告——

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1、北航物理实验研究性报告14051168王堃北航物理实验研究性报告专题:拉伸法测钢丝弹性模型扭摆法测定转动惯量第一作者：王堃学号：14051168班级：140517第二作者：肖明杰学号：14051180班级：14051715北航物理实验研究性报告14051168王堃目录目录-2-摘要-3-1实验目的-4-2实验原理-4-2．1拉伸法测钢丝弹性模型-4-2．2扭摆法测定转动惯量-6-3实验仪器-7-3.1.拉伸法测钢丝弹性模型-7-3.2.扭摆法测定转动惯量-7-4实验步骤-7-4.1.拉伸法测钢丝弹性模型-7-4.2.扭摆法测定转动惯量-8-5

2、数据记录与处理-8-5.1.拉伸法测钢丝弹性模型-8-5.2.扭摆法测定转动惯量-10-6讨论与总结-13-实验思考-13-实验感想-13-7参考文献-13-8原始数据图片-14-15北航物理实验研究性报告14051168王堃摘要本文以“拉伸法测钢丝弹性模量”以及“扭摆法测转动惯量”为主要内容，首先介绍了实验的基本原理以及操作步骤，之后进行了俩个实验的数据处理，最后提出了关于该实验自己的一些新的想法以及实验感想。文章最后附录了参考文献。AbstractInthispaper,"Measuringthetensilemodulusofelast

3、icityofsteel"and"torsionalpenduluminertiameasurementmethod"asthemaincontent,firstintroducesthebasicprinciplesandstepsoftheexperiment,carriedouttwomonthsaftertheexperimentdataprocessing,andfinallypresentedonthetesttheirnewideasandexperimentfeelings.Finally,thereferenceappend

4、ix.15北航物理实验研究性报告14051168王堃一、实验目的1.学习两种测量微小长度的方法：光杠杆法、霍尔位置传感器法。2.熟练使用游标卡尺和千分尺，正确读取游标、注意千分尺的规范操作。3.学习俩种物理实验方法——比值测量法和转换测量法。4.熟悉扭摆的构造和使用方法，掌握数字计时器的正确使用5.验证转动惯量平行轴定理。二、实验原理实验1拉伸法测钢丝弹性模量一条各向同性的金属棒（丝），原长为L，截面积为A,在外力F作用下伸长δL。当呈平衡状态时，如忽略金属棒本身的重力，则棒中任一截面上，内部的恢复力必与外力相等。在弹性限度（更严格的说法是比

5、例极限）内，按胡克定律应有应力（σ=）与应变（ε=）成正比的关系，即E==。E称为该金属的弹性模量（又称杨氏模量）。弹性模量E与外力F、物体的长度L以及截面积A的大小均无关，只取决于邦德材料性质，是表征材料力学性能的一个物理量。若金属棒为圆柱形，直径为D，在金属棒（丝）下端悬以重物产生的拉力为F，则E===(4.1.1)根据式（4.1.1）测出等式右边各项，就可计算出该金属的弹性模量，其中F、L、D可用一般的方法测得。测量的难点是，在线弹性限度内，F=mg不可能很大，相应的δL很小，用一般的工具不易测出。下面介绍用光杠杆法测量微小长度变化的试

6、验方法。光杠杆的结构如图所示，一个直立的平面镜装在倾角调节架上，它与望远镜、标尺、二次反射镜组成光杠杆测量系统。图4.1.1光杠杆及其测量系统15北航物理实验研究性报告14051168王堃实验时，将光杠杆两个前后足尖放在弹性模量测定仪的固定平台上，后足尖放在待测金属丝的测量端面上。当金属丝受力后，产生微小伸长，后足尖便随测量端面一起做微小移动，并使光杠杆绕前足尖转动一微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样标尺的像在光杠杆反射镜和二次反射镜之间反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。这就是光杠杆产生放大的基本原理。开始时光杠

7、杆反射镜与标尺在同一平面，在望远镜上读到的标尺读数为r0；当光杠杆反射镜的后足尖下降δL时，产生一个微小偏转角θ，在望远镜上读到的标尺读数为ri,则放大后的钢丝伸长量Ci=ri-r0（常称作视伸长）。由图4.1.2可知δLi=b·tanθ≈bθ(4.1.2)式中，b为光杠杆前后足间的垂直距离，称光杠杆常数（见图4.1.3）。图4.1.2光杠杆工作原理图图4.1.3光杠杆前后足间距由于经光杠杆反射而进入望远镜的光线方向不变，故当平面镜旋转一角度θ后，入射到光杠杆的光线的方向就要偏转4θ，因θ甚小，OO，也甚小，故可认为平面镜到标尺的距离H≈O，

8、r0,并有2θ≈tan2θ=,θ=(4.1.3)从式（4.1.2）与式（4.1.3）两式得δLi==WCI,W=(4.1.4)=称作光杠杆的“放大率”。式（4.1.