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《拉伸法测量钢丝的杨氏模量(戚)_物理系.ppt》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、拉伸法测定弹性材料的杨氏模量●学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量，利用光杠杆测定长度量微小变化的方法。●学习用逐差法处理实验数据。实验目的实验原理一根钢丝所受的应力F/S和应变⊿L成正比（胡克定律）：比例系数E称为钢丝的杨氏弹性模量，量纲是N•m-2，描述弹性体材料受力后形变大小，反映其抵抗外力产生形变的能力。钢丝应力０FL⊿L砝码应变SF等于砝码对钢丝所产生的重力；钢丝长度L很容易用直尺测量；钢丝的截面积S通过处测量钢丝的直径d计算而得，只有钢丝的伸长量ΔL为一个不易测量的小量，在实验中我们是采用光杠杆放大器来测量ΔL的。钢丝应力FL⊿L砝码应变S实验原理光杠杆放大器
2、工作原理实验原理LDK直尺望远镜目镜物镜y0y钢丝砝码盘ΔL2θθΔy物镜调节旋纽光杠杆实验原理K直尺钢丝砝码盘ΔLΔyθ反射镜法线2θθKDy0y●反射原理：入射线和出射线分列于镜面法线的两侧且入射角等于出射角。实验原理K直尺钢丝砝码盘ΔLΔyθ反射镜法线2θθKDy0y●ΔL和Δy的对应关系，当5°>>θ当5°>>2θ根据几何关系，很容易由Δy可以得到ΔL。（3）称为光杠杆的放大率。两个支点“力”点实验原理F=mg；S=πd2/4；就可以得到杨氏模量的计算公式：实验仪器杨氏模量测定仪一套望远镜和直标尺一套米尺、游标卡尺、螺旋测微仪各一件砝码十个望远镜和直标尺杨氏
3、模量测定仪其它仪器和器材实验内容分别测量D、L、K、d，逐次改变mi，测量相应的yi，计算⊿y。写出测量结果的标准形式，应用间接测量的相关公式，计算出最终的测量结果。操作指导１.测量四个相关量•光杠杆镜面到直标尺的距离D（单次测量）；•钢丝的长度L（单次测量）；•光杆衦前后足的垂直距离K（单次测量）;•钢丝直径d(5次等精度测量，注意千分尺的零位误差)；操作指导它们测量结果的标准形式：D,K,L均为单次测量。根据实际情况，它们的标准偏差分别规定如上。操作指导２.测量计算⊿y•先加载初始负载（一块砝码），以便拉直钢丝，记录望远镜中的标尺位置读数y0’。•逐次增加砝码m
4、（每次1kg），记录相应的标尺位置数：y1’,y2’,…y9’。有：y0’,y1’,…y9’。•再逐次减去砝码，记录相应的标尺位置数：y”8,…y”1,y”0。共计19个位置数：y0’,y1’,y2’,y3’,y4’,y5’,y6’,y7’,y8’,y9’y0”,y1”,y2”,y3”,y4”,y5”,y6”,y7”,y8”操作指导•同重量级的位置数作平均运算（消除回差）：由于金属受外力时存在着弹性滞后效应，即钢丝受到拉伸力作用时，并不能立即伸长到应有的长度。同样，当钢丝受到的拉伸力一旦消除后，也不能马上缩短到原来的长度位置。因此，为了消除弹性滞后效应引起的系统误差
5、，测量中应包括增加拉伸力以及对应地减少拉伸力这一对称测量过程。因为只要将相应的增、减测量值取平均，就可以消除滞后量的影响。即：yi=(y’i+y”i)/2操作指导由此可得到一组（10个）标尺位置数：y0,y1,…y’9。它对应于10个重量级的砝码。•计算⊿y：如果采用常规的相邻逐项相减法：⊿y1=y1-y0,⊿y2=y2-y1,…,⊿y9=y9-y8,从上式可以看到，大部分实验数据没有使用，不能真实地反映实验测量的情况。操作指导采用逐差法（等间隔差）就可以避免上述情况的发生。⊿y1=y5-y0,⊿y2=y6-y1,⊿y3=y7-y2,⊿y4=y8-y3,⊿y5=y9
6、-y4,操作指导３.确定myi与mi相对应的，即：y0,y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9mi(kg)：1,2,3,4,5,6,7,8,9,10由于⊿y的间隔数为5，所以对应的m的间隔数也应该为5。即：⊿y1=y5-y0,⊿y2=y6-y1,⊿y3=y7-y2,⊿y4=y8-y3,⊿y5=y9-y4,m1=5kg,m2=5kg,m3=5kg,m4=5kg,m5=5kg,m0=5kgm=m0±⊿m=5±0.05kg操作指导六个物理量的标准形式：数据处理间接测量：误差传递需运用误差传递公式计算杨氏模量的算术平均值和标准偏差：数据处理最后结果参考实验结果
7、E=2.00×1011N/m2数据处理１.必须写明的直接测量：D,K,L,d0,d1～d5(读数示值),y0’,y1’,y2’,y3’,y4’,y5’,y6’,y7’,y8’,y9’y0”,y1”,y2”,y3”,y4”,y5”,y6”,y7”,y8”2.必须写明的中间计算量：d’1～d’5(实际值),y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8,y9,⊿y1,⊿y2,⊿y3,⊿y4,⊿y5,数据处理3.必须写明的中间计算结果：数据处理4.最终计算结果：参考实验结果E=2.00×1011N/m2●书上思考题第一题(P159)试计算你的实验装置中光杆杆的放大系数
