2019年用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量ppt课件.ppt

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1、用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一．实验目的二．仪器和用具三．实验原理四．必修实验内容五．选修实验内容六．数据记录及处理七．思考题一．实验目的用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量1.学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量2.掌握光杠杆法测量微小变化量的原理3.学习用逐差法处理数据返回一．实验目的用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量杨氏模量测定仪望远镜及直尺光杠杆千分卡游标卡尺水准器等二．仪器和用具返回二．仪器和用具三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量1.杨氏模量在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变，它可分弹性和塑性形变两类。当撤除外力，物体能完全恢复原状的形

2、变称为弹性形变，不能恢复原状的形变谓之塑性形变。最简单的形变是棒状物体受力的伸缩。设有一根长为，截面积为的钢丝，在外力的作用下伸长(或缩短)了,比值就是单位面积上的作用力，称为胁强；比值是物体的相对伸长，称为胁变。三．实验原理三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量1.杨氏模量按胡克定律，在物体的弹性限度内，胁强与胁变成正比比例系数称为杨氏模量。单位为：设钢丝直径为，即截面积,则杨氏模量表达了材料抵抗外力产生拉伸(或压缩)形变的能力，是工程技术中常用的物理参数三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量1.杨氏模量按胡克定律，在物体的弹性限度内，胁

3、强与胁变成正比比例系数称为杨氏模量。单位为：设钢丝直径为，即截面积,则(1)式根据(1)式测杨氏模量时，伸长量比较小不易测准，因此，测定杨氏模量的装置，得围绕如何测准伸长量设计。本实验是利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量的。(1)式(1)式三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量2.实验装置本实验装置如图1所示实验装置可简化为图2所示图1实验装置图图2实验装置简化图三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量2.实验装置图1实验装置图图2实验装置简化图A、B为钢丝两端的螺丝夹在B的下端挂有砝码托盘，调节仪器底部螺钉可使平台C水平，使拉直的钢丝与

4、平台垂直，并且B刚好悬在平台C的圆孔中间三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量2.实验装置图1实验装置图图2实验装置简化图其平面镜固定在具有三个脚的小支架上，支架上的三个尖脚构成等腰三角形，测量时，将两前脚放在平台C的横槽内，一个后脚放在B夹上M为光杠杆（如图3所示）图3光杠杆三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量2.实验装置图1实验装置图图2实验装置简化图图3光杠杆光杠杆前有望远镜R和米尺S，当砝码盘上的砝码增加或减少时，钢夹B就随之下降或上升，光杠杆M的平面镜产生镜面偏转，从望远镜R中可以观察到米尺刻度的变化。三．实验原理用拉伸法测金属

5、丝的杨氏弹性模量2.实验装置图1实验装置图图2实验装置简化图图3光杠杆根据下述光杠杆原理可算出钢丝的伸长量三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量3.光杠杆原理假设物体在初始状态下，平面镜的法线在水平位置，在望远镜中可看到的米尺刻度为。由几何光学的原理可知，图中如图4。图4光杠杆测微小长度当钢丝被拉长后，光杠杆足尖随金属丝下落，带动反射镜偏转一个角度，此时镜面法线为，望远镜中能看到的直尺刻度为。三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量3.光杠杆原理由于很小，和都是很小的角度，所以，因此图4光杠杆测微小长度由几何光学的原理可知，图中三．实验原理用

6、拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量3.光杠杆原理由于很小，和都是很小的角度，所以，因此图4光杠杆测微小长度代入(1)式(1)式得(2)式三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量3.光杠杆原理图4光杠杆测微小长度得(2)式式中钢丝长度光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离给钢丝施加的外力望远镜中观察到的标尺刻度值的变化量镜面到标尺间的距离三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量4.隔项逐差法逐差法是物理实验中处理数据常用的一种方法。由误差理论知道，多次等精度测量值的算术平均值是近真值，因此，在实验中应尽量地实现多次测量。但在一些实验中，如果简单地取各次测量

7、的平均值，并不能达到好的效果。三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量4.隔项逐差法本实验中，如果力每次增加1力，连续增加七次，则可读得八个标尺读数，它们分别为,,,,,其相应的差值是,,…，…则平均差值为：中间数字全部抵销，未能起到平均的作用，只用上了始末二次的测量值，与力一次增加7千克力的单次测量等价。由此可见，不能用此办法进行平均值的处理(这也叫逐差法，称逐项逐差)。为了保持多次测量的优越性，通常可把数据分成两组：一组是；另一组是。则平均差值为这种方法称为隔项逐差法，每个数据在平均值内都起了作用。三．实验原理用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量4

8、.隔项逐差法取相应的差值都是力增加4kg时，望远镜读数的差值。注意:(3)式中是力F增加4kg时，望远镜读数的平均差值。(