实验8-金属杨氏弹性模量的测量ppt课件

1、 实验 8 金属杨氏弹性模量的丈量实验目的 掌握用光杠杆丈量微小长度变化的原理和方法。 丈量金属丝的杨氏弹性模量。 学惯用逐差法处置数据。仪器设备 杨氏模量测定仪 光杠杆丈量系统 螺旋测微计 游标卡尺 钢卷尺 砝码 仪器简介： 杨氏模量测定仪的外形构造如图8-1b所示，待测物B是一根粗细均匀的钢丝，其上端由上夹头A夹住，其下端由下夹头E夹住，在E的下端挂有砝码托盘F，调理三角底座上的调整螺丝H可使任务平台D程度，以免下夹头E上下挪动时与任务平台D发生摩擦，平台D上可以放置光杠杆。 光杠杆丈量系统是用来丈量微小长度变化的，它由光杠杆和望远镜尺组图8-1a组成。光杠杆的构造如图8-2所示，平面镜S

2、在T形支架上，J是前足，I是后足，S能饶平行于前足的轴转动，以调整平面镜的倾斜度，从I到J的垂直间隔为b。丈量时将光光杆C的前足放在平台的凹槽中，后足放在下夹头E的上外表，在镜面S前方放置镜尺组，经过望远镜察看镜面S可以看到标尺P的象。当金属丝B发生形变时，光杠杆的镜面S随着E的上升或下降，向前或向后倾斜，可以从望远镜的目镜M察看到P的像的读数发生变化，从而可以测出长度的微小变化。实验原理1.拉伸法丈量杨氏弹性模量设有一根粗细均匀，长为L，横截面积为S的金属丝，在外力F 的作用下伸长了，由胡克定律得： ( 8-1) 式中的比例系数Y称为杨氏弹性模量，其单位是N.m 。 设金属丝直径为D，那么S

3、= ，代入上式得 Y= ( 8-2) 上式阐明，当金属丝长度为L，直径为D，所加外力F都一样时，杨氏弹性模量大的金属丝伸长量较大。因此，杨氏弹性模量表达了资料抵抗外力产生拉伸或紧缩形变的才干。LLYSF2241DLDFL24 光杠杆法测微小长度变化的原理 根据8-2式测杨氏弹性模量，F, L和D比较容易丈量，但金属丝的伸 长量L是一个很小的长度变化，很难用普通的丈量长度的仪器把它测准。本实验用光杠杆丈量系统来丈量微小伸长量L，其原理如下： 将光杠杆放在杨氏模量测定仪上，按照仪器的调理程序将全部安装调理好，就会在望远镜中看到由镜面S反射的标尺P的像。设此时标尺上刻度与叉丝横线重合，如图8-3。当

4、加上质量为m的砝码时，钢丝伸长L，平面镜S转过了一个角度，此时望远镜中标尺刻度a 与叉丝横线重合。由光的反射定律得：m20mOaa图83 光杠杆原理 由于L很小，所以平面镜S的偏转角很小，由图8-3知 tg = = ( 8-3) tg2 =2 = ( 8-4)式中b是光杠杆后足I到前足J的垂直间隔，是镜面S到标尺P的间隔，由8-3式和8-4式得 L= b ( 8-5)思索到F=mg，并将8-5式代入8-2式得： Y= 8-6bL0aam20aambaaDmgLm）（028实验内容1.调整杨氏模量测定仪1)认识杨氏模量测定仪的各个部件，并熟习各部件的作用。2调理杨氏模量测定仪三脚底座上的调理螺丝

5、H，使立柱铅直，将金属丝下端的下夹头E穿入平台D的圆孔中。3在砝码托盘F上加1块的砝码，将金属丝拉直，检查E能否能在平台圆孔中自在挪动，上、下夹头能否夹紧。4将光杠杆放在平台上，调理平台的上下位置，使光杠杆的前、后足尖近似位于同一程度面上，光杠杆平面镜S近似和平台垂直。5在离光杠杆镜面约1米处放置望远镜尺组，使标尺与金属丝平行，望远镜和光杠杆平面镜高度一样，望远镜程度，标尺和望远镜光轴垂直。6从望远镜上方沿镜筒方向察看，看镜筒轴线的延伸线能否经过平面镜，以及平面镜内能否有标尺的像。7调理望远镜的目镜M看清十字叉丝，再调理望远镜的物镜经过调焦手轮N实现，使从望远镜中能清楚的看见标尺的像。这一步要

6、反复调理，直到十字叉丝、标尺的刻度都很清楚且没有视差。 以上各项调理好后，光杠杆丈量系统和杨氏模量测定仪都不能再有挪动，否那么需求重新调整。2察看和丈量1读出调整好的望远镜中叉丝在标尺像上的读数a 。2悄然的依次在砝码托盘上添加一样的砝码，分别读出叉丝在标尺像上的示数a ，a ，a 。3)悄然的依次取下一个砝码，分别读出叉丝在标尺上的示数，a ，a ，a ，察看a 与a ，a 与a ，之间的差别，假设差别很大，必需先找出缘由，再重做实验。反复13的操作，再做两次。129870000114将砝码相等的各次读数取平均，得到 ， ，再用分组求差法求出加五个砝码时对应的a a 值，即 - = ( - )+( - )+.+( )5用钢卷尺丈量光杠杆平面镜面到标尺的间隔和金属丝的有效长度L。6用螺旋测微计丈量金属丝的直径D。7将光杠杆在白纸上压上足尖痕，用游标卡尺测出后足到前组的垂直间隔b 。8根据86式，计算被测金属丝的杨氏弹性模量及其误差。0a1a9am0ma0a515a0