金属杨氏模量的测量（拉伸法）

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1、金属杨氏模量的测量（伸长法）宁夏大学基础物理实验中心力学实验室前言材料受力后发生形变。在弹性限度内，材料的胁强与胁变之比为一常数，叫弹性模量。条形物体沿纵向的弹性模量叫杨氏模量(E)。测量杨氏模量有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等等。本实验所采用的方法——光学放大法（光杠杆镜尺法）实验目的用拉伸法测金属丝的杨氏模量.学会使用几种基本测量仪.学会使用光杠杆放大法测微小长度.练习使用微小误差准则和异号法消减系统误差.实验仪器——实物图A、B—金属丝两端螺丝夹；C—平台；D—砝码；G—光杠杆；J—仪器调节螺丝；T—望远镜；

2、S—标尺ABCDGJTS实验仪器——结构示意图TSDA、B—金属丝两端螺丝夹；C—平台；D—砝码；G—光杠杆；J—仪器调节螺丝；T—望远镜；S—标尺实验原理——杨氏模量人们在研究材料的弹性性质时，提出了应力F/S（即力与力所作用的面积之比）和应变△L/L（即长度或尺寸的变化与原来的长度或尺寸之比）的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大。杨氏模量

3、的大小标志了材料的刚性。实验原理介绍——光杠杆法测微小伸长光杠杆结构图（1—平面镜2—后足3—前足）光杠杆原理图Δx当光杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离△L时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图所示。当θ很小时（）金属杨氏模量测量公式中各物理量的意义m:单个砝码的质量D:平面镜与标尺之间的距离,用米尺进行测量。L:金属丝的长度,用米尺进行测量。b:光杠杆前后足的垂直距离,用游标卡尺进行测量。d:金属丝的直径,用游标卡尺进行测量。：用逐差法处理微小长度的数据求得。实验内容——仪器的调节实验内容—

4、—微小伸长测量依次增加等值砝码，观察记录每增加一个砝码时望远镜中标尺的读数，然后再将砝码逐次减去，记下相应数量砝码时标尺的读数，取两组对应数值的平均值。当仪器调节好后，开始实验时，应记录初始状态的数据：砝码的质量望远镜中标尺的读数。。实验内容——其它物理量的测量D:平面镜与标尺之间的距离,用米尺测量一次。L:被测金属丝的长度,用米尺测量一次。b:光杠杆前后足的垂直距离,用游标卡尺测量一次。d:金属丝的直径,用螺旋测微器分别在金属丝的不同部位测量10次。实验内容——数据处理用逐差法处理微小伸长量的数据。计算各测量量的值并

5、用不确定度表示结果。计算间接测量值E并用不确定度表示结果。将测量结果与被测材料的杨氏模量的公认值进行比较,计算其相对误差,并对结果进行分析。思考题利用光杠杆把测微小长度△L变成测B，光杠杆的放大率2D/L，根据此式能否以增加D减小b来提高放大率，这样做有无好处？有无限度？应怎样考虑这个问题？分析本实验产生误差的主要原因，实验中哪个量的测量误差对结果的影响大？如何进一步改进？预习题两根材料相同，粗细、长度不同的钢丝，在相同的加载条件下，它们的伸长量是否一样？杨氏模量是否相同？光杠杆有什么特点？怎样提高光杠杆的灵敏度？谢谢

6、您！