拉伸法测钢丝的杨氏模量

1、用拉伸法测定钢丝的杨氏模量,物理实验中心,目,录,一,.,实,验,目,的,二,.,实,验,原,理,三,.,注,意,事,项,四,.,实,验,内,容,五,.,数,据,处,理,实,验,目,的,了解杨氏模量的物理概念，掌握其测量,原理和方法。,学会用光杠杆测量微小伸长量的方法。,实,验,原,理,一,.,胡克定律,在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变。,形变可分为：,弹性形变：外力撤除后，物体能完全恢复原状的形变。,范氏形变：外力较大，撤除后物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变。,本实验只研究弹性形变。最简单的弹性形变是棒状物体受外力后的拉,长和缩短。,设物体的原长为,L,，横截面积为,S,，当在

2、长度方向施加外力,F,时，其伸长,(,或缩短,),L,。,按照胡克定律，在弹性限度内，物体的协强,(F/S),与协变,(,L/L),成正比。,二,.,杨氏模量,条形物体（如钢丝）沿纵向的弹性模量叫杨氏模量。,测量杨氏模量的方法有：拉伸法、梁的弯曲法、振动,法、内耗法等等，本实验采用拉伸法测定杨氏模量。,F,?,L,.,S,比例系数,E,?,称为杨氏模量。,?,?,L,S,?,?,L,L,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。,F,三,.,光杠杆装置及放大原理,小平面镜,M,连同直尺、望远镜共同构成光杠杆装置，它可把微小长度变化放大。,n,0,为,M,法线

3、方向水平时，望远镜中看到的直尺上的相应刻度。,看到的直尺上的相应刻度。,n,1,为当钢丝因悬挂重物而下降,L,，导致,M,的法线方向改变,角时，从望远镜中,R,镜面到尺面的距离,C,(n,1,),b,平面镜,M,后一个支点到前两个支点的距离,?,n,n,1,?,n,0,则有：,tg,2,a,?,?,R,R,因为,角很小，故有：,tg,a,?,a,;,tg,2,a,?,2,a,n,1,?,n,0,?,n,2,a,?,?,R,R,?,a,?,?,l,;,b,最后得：,b,b,?,n,1,?,n,0,?,?,L,?,?,n,?,2,R,2,R,M,a,a,b,M,a,a,R,本实验的放大倍数,:,几

4、十,倍,R,为,1,至,2,米,;b,为,5,至,8,厘米,.,?,L,C,(n,0,),由前实验装置分析：,F,?,L,.,E,?,?,S,?,?,L,F,L,b,S,(,n,1,?,n,0,),2,R,2,L,R,F,?,b,S,(,n,1,?,n,0,),1,又：,S,?,?,D,2,;,F,?,Mg,4,令：,N,?,?,n,?,n,1,?,n,0,则：,2,L,R,Mg,8,Mg,L,R,E,?,?,2,1,?,D,bN,2,b,?,?,D,?,N,4,实,验,内,容,1.,调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋,H,，使支架铅直（由支架的铅锤,或水平气泡来确定），然后加重,2,千克（不记

5、入作用力,F,内）将钢丝拉,直，测量钢丝长度,L,。,2.,调节光杠杆装置。,（,1,）粗调,（,2,）细调,3.,记下开始时望远镜中标尺的读数,n,0,，然后每增加,500g,砝码记录一,n,10,，直到增加,次标尺读数，则标尺读数依次为,n,1,，,n,2,，,-,，,了,5000g,为止。,4.,依次减少砝码，每次减,500g,，分别记录各次所对应的标尺读,数,n,10,，,n,，直到,n,0,。,9,5.,在不同位置对钢丝直径,D,测,6,次，并测量标尺到镜面的距离,R,及光杠杆,后支点到前两个支点的垂直距离,b,。,注,意,事,项,充分重视光杠杆的粗调。,增减砝码时要轻放轻取，以防冲击和摆,动，应等标尺稳定后才可读数。标尺读数若,在零点两侧，应区分正负,。,因砝码的重心不在其几何中心，所以要,正确摆放砝码，以保证钢丝上悬挂的砝码串,的稳定。,（,3,）逐差法处理数据的不确定度的计算,：,n,x,i,x,1,x,6,6,1,x,2,x,7,7,2,3,x,i,y,i,?,x,5,?,i,?,x,i,n,x,3,x,8,x,3,x,8,8,x,4,x,9,9,4,x,5,x,10,10,5,x,6,x,1,x,7,x,2,x,9,x,4,x,10,x,5,1,y,?,?,y,