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《拉伸法测金属杨氏模量实验的改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2006年8月实验科学与技术第4期*拉伸法测金属杨氏模量实验的改进**高海林(河南工业职业技术学院南阳473009)摘要:传统的拉伸法测金属杨氏模量实验、存在着实验条件难以保证、实验方法不够完善、实验过程不够科学、实验仪器不便调节等缺点,该文用游标卡尺对实验装置进行改进,并对实验方法和过程适当地进行完善,克服了以上缺点,提高了实验精度。关键词:杨氏模量;光杠杆;游标卡尺;仪器改进中图分类号:G424#31;O312文献标识码:A文章编号:1672-4550(2006)04-0065-04ImprovementontheExperimentofMeasuring
2、YoungpsModulebyStretchingGAOHa-ilin(HenanPolytechnicInstituteNanyang473009)Abstract:InthetraditionalexperimentofmeasuringYoungsModulebystretching,experimentalconditionsarenoteasytosatisfy,methodsarenotgoodenough,theprocessisnotscientific,andappara-tusesaredifficulttooperate.Nowtheex
3、perimentalapparatusesareimproved,andothershortcomingsareovercome,sothedegreeofprecisionisincreased.Keywords:yangsmodule;opticallever;verniercaliper;instrumentsimprovement1引言杨氏模量的测定是大学物理实验课程中的重要实验,传统的静态拉伸法测定金属杨氏模量实验,钢丝的伸长量$L是利用光杠杆放大原理测量并求得的。这种方法存在着实验条件难以保证,实验方图1光杠杆放大原理图法存在缺陷,实验过程不够科学
4、,实验仪器难以调节等缺点,实验装置和方法需作进一步改进。3存在的问题2光杠杆放大原理311存在误差光杠杆测钢丝伸长量原理如图1所示。由图可31111实验条件难以保证,引起误差[1]得钢丝杨氏模量传统方法要求负荷为0时,实验装置应满足两4FL8FLD个条件:(1)光杠杆镜面法线与望远镜光轴重合E=2=2Pd$LPdb$n且水平;(2)标尺与光杠杆镜面平行且铅直。望远镜和光杠杆平面镜均为手动调节,且分别*[收稿日期]2006-04-13;[修改日期]2006-05-22**[作者简介]高海林(1964-),男,学士,副教授,研究方向:物理实验技术/主要从事大学物理
5、理论课和实验课教学及研究工作。)65)2006年8月ExperimentScience&Technology第4期固定,镜面法线与望远镜光轴重合很难实现,另外DEDE=0168%=0123%为在望远镜中找到标尺的像,经反复调整,镜面法E1E2以上结论说明光杠杆平面镜倾斜所致误差要比线与望远镜光轴水平也难以实现,因此第一个条件难以保证。由于标尺基本上是平行固定在立柱上,望远镜倾斜所致误差大,而且随着H的增大,两者具体实验时,只要底座放置在水平桌面上,标尺就倾斜所导致的相对误差将进一步增大。基本铅直。但是标尺与光杠杆平镜面相平行却难以以上讨论说明实验条件难以保证所
6、引起的相对保证。因此,第二个条件实际上也难以完全保证。误差是不能忽略的。31112实验方法不够完善,引起误差8FLD在标准状态下,E=2公式存在用2tanHPdb$n近似tan2H形成的方法误差。在角H很小时,此误差很小,H=1b时,相对误差不到万分之一,但随3H的增大相对误差则近似地以2H倍增大,故负荷不应太大。由于采用光杠杆,被测量较多,不仅计图2误差分析图算公式复杂,也增加了误差的来源途径。实验条件难以保证,不可避免地引起较大的系31113实验过程不够科学,引起误差[3][2]统误差。理由如下:如图2所示,设金属丝负荷传统方法,开始时砝码钩上没有砝码,实
7、为0时,光杠杆镜面与铅垂面有一倾角U,望远镜际上在砝码质量为0~3kg范围内与$L与mg并不光轴与水平面之间有一倾角A。此时从望远镜中观成正比关系,在砝码质量超过4kg之后$L与mg察到的是标尺上A点的像,A与光杠杆平面镜等高之间才开始成正比关系,产生这种规律的原因是挂点C的距离为h0,实验过程中,光杠杆偏转一角钩自重不能将钢丝拉直,最初部分重量加挂钩自重度H,从望远镜中观察到的是标尺上B点的像,B、才能将钢丝拉直,当钢丝真正被拉直之后,再挂上C相距h1,则有B、A间距离去的砝码重力才将钢丝真正拉伸,因此传统方法测[4]$hc=h1-h0=Dtan(A+2U+
8、2H)-Dtan(A+2U)出的杨氏模
