拉伸法（DHY-3A）

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1、拉伸法（DHY-3A）【实验目的】1、测量钢丝的杨氏模量。2、掌握CCD成像系统的使用方法。3、学习用逐差法或作图法处理数据。【实验仪器】DHY-3A拉伸法杨氏模量测定仪，CCD成像系统，砝码，螺旋测微仪，卷尺等DHY-3A拉伸法杨氏模量测定仪1、钢丝上端锁紧螺母；2、上端固定座（可以旋转）；3、上端固定座锁紧螺钉；4、待测钢丝；5、双立杆；6、刻线；7、小圆柱；8、钳形平台；9圆锥头螺丝；10、读数显微镜；11、CCD摄像机与镜头；12、CCD电源DC12V；13、8寸监视器；14、导轨；15、砝码；16、钢丝下端锁紧螺母；17、可调机脚【实验原理】设有一根长为、横截面积为的粗细均匀的

2、钢丝，沿其长度方向加一外力后,钢丝伸长了。根据胡克定律，在弹性限度内，钢丝相对伸长量（应变）与其单位面积上所受的作用力（应力）成正比，则有（1）式中的比例系数叫做杨氏弹性模量。它的大小与物体所受外力、原长、横截面积等无关，完全取决于材料的性质。设金属丝的直径为,则，上式可改写为（2）式中ΔL是一个很小的长度变化，可以用CCD成像系统进行直接测量，把原来从显微镜中看到的图像通过CCD呈现在监视器的屏幕上，便于观测。CCD是电荷耦合器件的简称，是目前比较实用的一种图像传感器，它有一维和二维两种。一维用于位移、尺寸的检测；二维用于平面图形、文字的传递。DHY-3A型杨氏模量测定仪采用二维CCD

3、器件作为固态摄像机，它将光学图像转变为视频电信号，由视频电缆接到监视器，在电视屏幕上显示出来，对伸长量ΔL进行直接测量。【实验内容及步骤】1、仪器调节（1）调节底座上的可调机脚，使立杆铅直，使钢丝下端的小圆柱与钳形平台无摩擦地上下自由移动，旋转钢丝上端固定座，使圆柱两侧刻槽对准钳形平台两侧的限制圆柱转动的圆锥头螺丝，两侧同时对称地将圆锥头螺丝旋入刻槽中部，力求减小摩擦。（2）调节显微镜目镜使眼睛看到清晰的分划板像，再将物镜对准小圆柱平面中部刻线处，调节显微镜前后距离，直到看清小圆柱平面中部刻线的像，同时稍微旋转显微镜，确保分划板中读数标尺线与刻线像完全平行，并消除视差。（判断无视差的方法

4、是当左右或上下稍微改变视线方向时，两个像之间没有相对移动，这是读数显微镜已经调节好的标志。只有无视差的调焦，才能保证测量精度。）（3）将CCD摄像机装上镜头，把视频电缆线（Q9示波器线）的一端接摄像机的视频输出端子（VIDEOOUT），另一端接监视器的BNC视频输入端，将CCD专用12V直流电源接到摄像机后面板“12VDCIN”孔，开启电源，通过调节监视器的MODE，选择信号输入通道为BNC，此时监视器上将有图像显示，仔细调整CCD到读数显微镜的距离以及镜头焦距，直到监视器屏幕上看到清晰的图像。2、观测钢丝加减砝码的伸长量变化当砝码托盘未放置砝码时，监视器屏幕上显示的小圆柱上细横刻线指示

5、的刻度为Y0，记录其数值，然后在砝码托盘上逐次增加100g砝码，一共增加9个砝码，对应的读数依次为Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9，将数据记录表格中；再将所加的砝码依次减去，记下对应的读数，，，，，，，，，，将数据也记录表格中。3、用卷尺测量钢丝的长度L，用螺旋测微仪测量钢丝的直径d。【数据记录与处理】1.钢丝的长度L为单次测量，测量不确定度记为；2.金属丝直径的测量：测量结果填入表1。次数12345平均值di(mm)表1测量金属丝直径螺旋测微计零差mm(1)计算直径的测量平均值（2）计算的测量不确定度3.受力后钢丝伸长量的测量数据填入表2。表2砝码质量（g）钢丝长度

6、读数（mm）平均值（mm）逐差（mm）（mm）增加砝码减少砝码读数读数0100200300400500600700800900注意表中和数据相等，（1）逐差法处理数据，计算出。（2）计算的测量不确定度：，，4.计算杨氏弹性模量的测量值、相对不确定度、测量不确定度并写出测量结果:(1)杨氏弹性模量的测量值上式中为加五个砝码引起的变化量，所以（N）（2）计算的相对不确定度：（3）计算的测量不确定度：（4）测量结果：【思考题】1.对微小伸长量的测量除了读数显微镜法外，还有哪些方法？2.该实验的数据处理也可以用作图法进行，跟逐差法比较，哪个更好一些？