杨氏模量的测量

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1、杨氏模量的测量一、教学内容杨氏模量的测量二、教学目标1.掌握用光杠杆测量微小长度变化量的原理。2.掌握望远镜直尺组的调节方法。3•测定金属丝的杨氏模量。4.学习用逐差法处理数据。5.巩固用不确定度表示测量结杲的方法。三、教学重、难点1•“逐差法处理数据'‘是重点。2•“光杠杆测量微小长度变化量的原理"是重点也是难点。3.“果远镜直尺组的调节'，是难点。四、教学时数3课时五、实验类型综合型实验六、教学过程]•引言2.主矗教学过程（1）点名，填写实验平时成绩记录表。（5min）（2）审查学生实验预习

2、报告并签字，学生针对实验仪器预习。（lOmin）（3）介绍实验仪器（5min）o（4）按照实验步骤以提问互动的方式进行实验。（30min）问题一：如何调节杨氏模量实验仪？答：调节杨氏模量实验仪的底角螺丝，使立柱铅直（平台水平）。检查螺丝夹能否在平台圆孔内上下自由移动。在钢丝下端托盘上加挂初始祛码，拉直钢丝。问题二：如何放置光杠杆？答：调节光杠杆后足固定螺丝，使前后足之间的距离适当，后足竖直向下。将光杠杆前足放在平台的凹巢里，后足轻轻搭在平台的螺丝夹上，后足杆和钢丝应在一个平面内。调节光杠杆平面镜

3、倾角，使之在竖直平面内并固定。问题三：如何进行望远镜直尺组的粗调？答：将望远镜直尺组放在离光杠杆平而镜前1.5〜2.0m处，使望远镜和光杠杆处于同一高度（等高）。将望远镜水平放置，望远镜轴心线和刻度尺平面竖直。调节望远镜的左右位置和在平面内的方位，使沿望远镜镜筒方向观察光杠杆平面镜面，能够看到刻度尺的像（同轴）。问题四：如何进行望远镜直尺组的细调？答：微调望远镜的方位，使刻度尺的像位于视场屮央。然后调节目镜，使I•字叉丝清晰。再调物镜，使望远镜视场中十字叉丝和刻度尺的像均很清晰。问题五：怎样消除

4、视茅？答：调节光杠杆平而镜镜而倾角，使十字叉丝对准刻度尺上与望远镜同一高度的位置；微调物镜，消除视差（上下稍许移动眼睛，刻度线与十字叉丝横线之间不出现相对移动就是无视差）。问题六：如何进行测量？答：仪器调整完毕，记录加挂初始砥码时望远镜中十字叉丝对准刻度尺上某一刻度的像如。逐次增加1.0kg祛码，分别记录各次十字叉丝对准刻度尺上某刻度的像"02,…，。5,硅码加到5.0kg时・，在逐次减少1.0kg抵码,分别记录各次十字叉丝对准刻度尺上某刻度的像血'，石，…,亦。由逐差法求出。问题七：的物理意义

5、是什么？答：根据逐差法计算出来的表示净增3kg祛码从望远镜目镜屮观察到的十字叉丝在刻度尺的像上移动的距离。问题八：还需要测量哪些物理量？答：用钢卷尺测量钢丝的长度/（上下螺丝夹之间的距离），测量5次。用钢卷尺测量光杠杆平面镜到刻度尺Z间的垂直距离Q，测量5次。用螺旋测微器测量钢丝直径d,选不同位置测量5次。取下光杠杆，将其放在一张平整的白纸（实验预习报告）上用力压，用米尺测量光杠杆后足尖到前两足尖连线之间垂直距离b,测量5次。（5）学生实验，实时指导。（70min）（6）审核学生测量记录的实验数

6、据（包括实验现象的记录等），在实验预习报告上签字°（15min）（8）实验完毕，学生整理实验仪器、打扫实验室卫生。七、板书设计三、实验数据表格示范：1•测量Q次数123456a/cmalcm2.测量/、D、d、b次数123457/cmZ)/cmd!cmb/cm一、实验要求1.掌握用光杠杆测量微小长度变化量的原理。2.掌握望远镜直尺组的调节方法。3.测定金属丝的杨氏模量。4.学习用逐差法处理数据。5.巩固川不确定度表示测量结果的方法。二、实验内容1.仪器调节(1)调节杨氏摸量测量仪(1)调节光杠杆

7、、望远镜肓尺纽2•测量(1)测量a、记录12个点。(2)测量/、D、d、b,分别测量五次。实验二杨氏模量的测量附录：『知识回顾』胡克(R.Hooke1635-1702)于1678年从实验中总结出，对于冇拉伸压缩形变的弹性体，当应变较小时，应变与应力成止比，即称为胡克定律。因，，故胡克定律又可表示为图11・1式中比例系数E称为杨氏模量。由于为纯数，故杨氏模量和应力冇相同的单位:称为“帕斯卡”，可简称为“帕”,国际符号为“Pa”。杨氏模量是表征材料本身弹性的物理量，由胡克定律可知，应力大而应变小,杨

8、氏模量较大；反之，杨氏模量较小。杨氏模量反映材料对于拉伸或压缩变形的抵抗能力。对于一定的材料來说，拉伸和压缩的杨氏模量不同，但通常二者相差不多。仅当形变很小时，应力应变才服从胡克定律。若应力超过某一限度，到达一点时，撤消外力后，应力冋到零，但有剩余应变◎，称为塑性应变。塑性力学便是专门研究这类现象恶毒。当外力进一步增大到某一点吋，会突然发生很大的形变，该点被称为屈服点。在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。『实验目的』1.学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。2.拿握用光杠杆装置测量