创新实验设计20555

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1、创新实验设计杨氏模量的测量本实验就是运用三角形相似原理，把钢丝的仲长量进行放大。此方法受限制小，仪器少，操作简单，而且能准确的测出杨氏模量实验目的：1、学会用三角形相似原理测定金属丝的杨氏模量。2、学会多角度对实验创新。3、学会用逐差法处理实验数据。实验仪器:杨氏模量仪、刚卷尺、水准仪、硬质米尺、游标卡尺、螺旋测微器、磁码、微型激光发射器和钢丝。实验原理:最简单的形变是棒状物体(或金属丝)受外力后的伸长与缩短。设以物体长为L,截面积为So沿长度方向施力F后，物体的伸长(缩短)Lo比值F/S是单位面积上的作用力，称为胁强，它决定了物体的形变；比值△L/L是物体的相

2、对伸长，称为胁变，它表示物体形变的大小。按照胡克定律，在物体的限度内胁强与胁变成正比，其比例系数为Y二(FL)/(△!_£).丫称为杨氏模量，丫的国际单位制是帕斯卡，记为Pa(1Pa=1N/mA2).根据上式，测岀等号右边各量后，便可算出杨氏模量。其中，F、L和S可用一般的方法测得，唯有伸长量△!_的值很小，用一般工具不易测量准确。因此我们用放大法来测定伸长量△—装置原理图如右图所示：N为在米尺上的读数，△!_为钢丝伸长量即为OE、FB,0C为激光器的长度，OF为激光器距离米尺的距离。N在米尺上读出，OC可以测出，根据三角形相似可以得到：△AFO与厶OEC相似，

3、AO/OC=AF/OE因为AF和OF已知，根据直角三角形勾股定理可算岀A0这样0E可以算出来。实验步骤：1.按照实验要求安装仪器，米尺必须保持与地面垂直，激光器必须与地面保持平行。（把光杠杆镜子改成激光发射器）2、适当调整被测钢丝长度，使钢丝长度为Lo3、二前尖脚放在工作台的横槽内，后面的主杆尖脚放在下夹头上，但是不与钢丝接触。调整激光发射器光点恰好垂直照在左边竖着的长米尺上。钢丝自然伸直。4、按顺序增加磁码,（每次增加1kg），观察长米尺上的刻度变化，并依次记下相应的刻度值。然后按相反次序将磋码取下，记录相应的米尺数值用逐差法算岀△!_的平均值。5、测量钢丝的

4、长度L和激光器到长米尺的距离D，测量激光器两前脚中点与后脚的距离0C,用螺旋测微器测量钢丝的直径d,并计算其截面积错误！未找到引用源。6、带入数据计算杨氏模量E.注蕙事项：'•长米尺必须与地面垂直，激光器发出射线必须与地面平行，且光点恰好垂直照在长米尺上。此为关键！2•后脚不能与钢丝接触。保持钢丝处于垂直状态。3.尽量让钢丝不晃动。稳定后再读数。数据记录:钢丝伸长量数据记录表誌码数nF=mg(N)增加琏码时的读数Ni(mm)减少磁码时的读数Nj(mm)Nn=(Ni+Nj)/2(mm)33*9.8044*9.8055*9.8066*9.8077*9.8088*9.

5、8099*9.801010*9.80N0=mm钢丝直径数据记录表零誉dO二mm次数读数值dl(mm)测量值d=dl-dO(mm)123其他数据记录表项目项目数据测量值测量误差F(N)4*1.00*9.804*0.01*9.80L(mm)0.5D(mm)0.5b(mm)0.1数据处理:AL=(b*(Nn-NO))/V(DA2+(Nn-N)A2)逐差法：4=F=4Mg=4*l*9..8=39.2NY=(FL)/(AL*S)=N/mA2.Ey=△F/F+△L/L+△D/D+△b/b+△△L/△L+△d/d=△Y二Y*Ey二N/mA2.测量结果表达示:N/mA2.Y=Y

6、+ay=13级型控二班：李欣雨吴世锌陈瑞环2014年6月1日星期日