大学物理实验系列用拉伸法测定钢丝的杨氏讲义-ppt课件

1、用拉伸法测定钢丝的杨氏模量用拉伸法测定钢丝的杨氏模量物理实验中心物理实验中心目目 录录一一. . 实实 验验 目目 的的二二. . 实实 验验 原原 理理三三. . 注注 意意 事事 项项四四. . 实实 验验 内内 容容五五. . 数数 据据 处处 理理实实 验验 目目 的的w了解杨氏模量的物理概念，掌握其丈量了解杨氏模量的物理概念，掌握其丈量原理和方法。原理和方法。w学会用光杠杆丈量微小伸长量的方法。学会用光杠杆丈量微小伸长量的方法。一一. .胡克定律胡克定律 在外力作用下，固体所发生的外形变化称为形变。在外力作用下，固体所发生的外形变化称为形变。形变可分为：形变可分为：弹性形变：外力撤除

2、后，物体能完全恢复原状的形弹性形变：外力撤除后，物体能完全恢复原状的形变。变。 范氏形变：外力较大，撤除后物体不能完全恢复原范氏形变：外力较大，撤除后物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变。状，而留下剩余形变。 本实验只研讨弹性形变。最简单的弹性形变是棒本实验只研讨弹性形变。最简单的弹性形变是棒状物体受外力后的拉长和缩短。状物体受外力后的拉长和缩短。 设物体的原长为设物体的原长为L L，横截面积为，横截面积为S S，当在长度方向施，当在长度方向施加外力加外力F F时，其伸长时，其伸长( (或缩短或缩短) L ) L 。 按照胡克定律，在弹性限制内，物体的协强按照胡克定律，在弹性限制内，物体的协强

3、(F/S)(F/S)与与协变协变(L/L)(L/L)成正比。成正比。实实 验验 原原 理理二二. .杨氏模量杨氏模量 条形物体如钢丝沿纵向的弹性模量叫杨氏条形物体如钢丝沿纵向的弹性模量叫杨氏模量。模量。 丈量杨氏模量的方法有：拉伸法、梁的弯曲法、丈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振动法、内耗法等等，本实验采用拉伸法测定杨氏模量。氏模量。比例系数比例系数 称为杨氏模量。称为杨氏模量。 它是表征资料性质的一个物理量，仅与资料的它是表征资料性质的一个物理量，仅与资料的构造、化学成分及其加工制造方法有关。构造、化学成分及其加工制造方法有关。LSLFLL

4、SFE.三三. .光杠杆安装及放大原理光杠杆安装及放大原理 小平面镜小平面镜M M连同直尺、望远镜共同构成光杠杆安装，它可把连同直尺、望远镜共同构成光杠杆安装，它可把微小长度变化放大。微小长度变化放大。 n0 n0为为M M法线方向程度时，望远镜中看到的直尺上的相应刻法线方向程度时，望远镜中看到的直尺上的相应刻度。度。(n0)(n1)RMMbL aaaaCC n1为当钢丝因悬挂重物而下降为当钢丝因悬挂重物而下降L，导致，导致M的法线方向改动的法线方向改动角时，从角时，从望远镜中看到的直尺上的相应刻度。望远镜中看到的直尺上的相应刻度。b 平面镜平面镜M后一个支点到前两个支点的间隔后一个支点到前两

5、个支点的间隔 R镜面到尺面的间隔镜面到尺面的间隔 RnnRntg012a由于由于角很小，故有：角很小，故有： ;aatgaa22tg;blaRnnRn012a0122nnRbnRbL那么有：那么有：最后得：最后得：本实验的放大倍数本实验的放大倍数:几十几十倍倍,R为为1至至2米米;b为为5至至8厘米厘米.)(2)(2.0101nnSbFRLnnRbSLFLSLFEbNDRLMgNDbMgRLE228412;412DSMgF 01nnnN那么：那么：又：又：令：令：由前实验安装分析：由前实验安装分析：实实 验验 内内 容容1.1.调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋H

6、 H，使支架铅直由支架的铅锤，使支架铅直由支架的铅锤或程度气泡来确定，然后加重或程度气泡来确定，然后加重2 2千克不记入作用力千克不记入作用力F F内将钢丝拉内将钢丝拉直，丈量钢丝长度直，丈量钢丝长度L L。2.2.调理光杠杆安装。调理光杠杆安装。 1 1粗调粗调 2 2细调细调 3. 3.记下开场时望远镜中标尺的读数记下开场时望远镜中标尺的读数 ，然后每添加，然后每添加500g500g砝码记录一砝码记录一次标尺读数，那么标尺读数依次为次标尺读数，那么标尺读数依次为 ， ，- - ， ，直到添，直到添加了加了5000g5000g为止。为止。 4. 4.依次减少砝码，每次减依次减少砝码，每次减500g 500g ，分别记录各次所对应的标尺读，分别记录各次所对应的标尺读数数 ， ，直到，直到 。5.5.在不同位置对钢丝直径在不同位置对钢丝直径D D测测6 6次，并丈量标尺到镜面的间隔次，并丈量标尺到镜面的间隔R R及光杠杆及光杠杆后支点到前两个支点的垂直间隔后支点到前两个支点的垂直间隔b b。10n9n0n0n1n2n10n注注 意意 事事 项项w 充