用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量.ppt

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1、用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验目的学会测量杨氏弹性模量的一种实验方法。掌握用光杠杆放大原理测量微小形变量的方法。学会用逐差法和作图法处理数据。实验仪器测量杨氏模量专用装置一套，钢尺、卷尺、游标卡尺、千分尺各一把实验原理在外力作用下固体所发生的形状变化称为形变。外力撤消后能完全恢复原状的形变称为弹性形变。如果外力过大，外力撤消后物体不能完全恢复原状，这样的形变称为范性形变。本实验只研究弹性形变。实验原理最简单的形变是棒状物体受外力作用力后伸长或缩短。设物体长为L，截面积为s，沿长度方向施力为F后，物体伸长（或

2、缩短）为L。比值F/s为单位面积上的作用力，称为应力σ。比值L/L为物体的相对伸长（或缩短），称为应变。在物体的弹性限度内，应力与应变成正比。比例系数称为杨氏弹性摸量。(1)实验原理实验原理光杠杆的原理见下图。增（减）砝码时，金属丝将伸长（或缩短）L，光杠杆的后足尖也随着圆柱体C一道下降（或上升）L，而前面两足保持不动，于是主杆转过一角度，同时平面镜的法线也转过相同的角度。用望远镜T和标尺N测得角，设光杠杆后足到前两足连线的距离为l，可算出L(2)实验原理若望远镜的叉丝原来对准标尺上的刻度S0，

3、当平面镜转过角度后，反射线转过2角，因而在望远镜中看到标尺上的刻度S应满足式中D为平面镜到标尺N之距离，若L很小，L<

4、杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架的平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。(2)调节等高。要求望远镜与平面镜在同一水平高度上。另外，望远镜与标尺的零刻度线在同一水平高度上。(3)调节望远镜，使目镜内看到标尺成像清晰。(4)稍微调整平面镜角度，使叉丝水平线尽量对准S0=0.0mm处。实验步骤2.观测伸长的变化在砝码挂钩上逐次加0.5kg的砝码，然后从望远镜中读出对应的标尺读数Si共8次，然后逐次将所加的砝码减少0.5kg并记下对应的读数Si’，取正、反两次标尺读数的

5、平均值实验步骤3.准确测量有关数据用卷尺测量钢丝长度L；用千分尺多次测量钢丝的直径d；用卷尺测量平面镜到标尺之间的距离D；用游标卡尺（米尺达不到精确度）测量光杠杆臂长l（将平面镜支架的三个足尖按在一张平的纸上，留下三个点的印记，用铅笔从后足尖点到前两足间的连线作一垂线，垂线长即为l）。注意D，L，d，l这几个量的测量顺序。注意事项在镜尺系统调整符合要求后，整个实验过程中都要保证平面支架前两足和望远镜、标尺的位置不应有任何变动。尤其在加砝码和减砝码时，应轻放轻取，不应有撞击现象，不能让砝码挂钩发生扭摆和震动。否则

6、须重新调整。在望远镜中读数时，要避免视差。当视线略作上下移动时，所看到标尺上的刻度线和叉丝之间应没有相对的变动。如有明显的视差，可调整目镜，同时眼睛不宜太靠近目镜，观测时间不能太久。注意保持钢丝的铅直状况，不能有弯曲；在增加砝码时钢丝两固定端不应发生下滑伸长的现象，测量钢丝直径时应避免弯曲或损伤。数据处理本实验采用下面两种方法处理数据，分别求出所测钢丝的杨氏弹性模量y。1、用逐差法处理数据（逐差法见附录），计算y和y，正确表达实验结果。2、用作图法处理数据。思考题1.测钢丝的伸长量时，为什么要取增减砝码的伸长

7、之平均值？2.推导相对不确定度合成公式E=y/y。利用该式分析本实验的总不确定度主要来源于哪一个测量量。3.怎样理解光杠杆的放大原理？