金属杨氏模量的测量

金属杨氏模量的测量第一页，共20页。实验简介实验仪器实验原理实验内容和要求数据处理注意事项思考题返回第二页，共20页。

本实验采用静态拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量，要求通过对金属丝杨氏模量的测量，掌握运用光杠杆镜尺法测量长度微小变化的方法；掌握根据测量精度的要求合理选择测量仪器的方法；并学习处理数据的两种方法——逐差法和图解法。

实验简介返回

第三页，共20页。图一

实验仪器返回

第四页，共20页。第五页，共20页。实验仪器——实物图A、B—金属丝两端螺丝夹；C—平台；D—砝码；G—光杠杆；J—仪器调节螺丝；T—望远镜；S—标尺ABCDGJTS第六页，共20页。实验仪器——结构示意图TSDA、B—金属丝两端螺丝夹；C—平台；D—砝码；G—光杠杆；J—仪器调节螺丝；T—望远镜；S—标尺第七页，共20页。

实验原理

1．基本原理根据胡克定律，在弹性限度内，应变与应力成正比，即----------⑴2．光杠杆镜尺法测微小伸长量，测量原理如图㈡所示。光杠杆镜尺法是一种利用光学原理把微小长度的变化加以放大后，再进行测量的方法。第八页，共20页。图二

设起始状态标尺上的测量读数为n1，当待测钢丝受力作用而伸长时，光杠杆后脚随之下降，杠杆架和镜面偏转θ角，反射线转过2θ角，此时标尺读数为n2，则有第九页，共20页。实验原理介绍——光杠杆法测微小伸长光杠杆结构图（1—平面镜2—后足3—前足）光杠杆原理图Δx

当光杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离△L时，镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜的光线转过2θ角，如图所示。当θ很小时（）

第十页，共20页。第十一页，共20页。金属杨氏模量测量公式中各物理量的意义

m:

单个砝码的质量

D:

平面镜与标尺之间的距离,用米尺进行测量。

L:

金属丝的长度,用米尺进行测量。

b:

光杠杆前后足的垂直距离,用游标卡尺进行测量。

d:

金属丝的直径,用游标卡尺进行测量。：用逐差法处理微小长度的数据求得。第十二页，共20页。

实验内容和要求1.杨氏模量测定仪的调整2.光杠杆及望远镜尺组的调节（1）外观对准——调节光杠杆与望远镜、标尺中部在同一高度上。（2）镜外找像——缺口、准星、平面镜中标尺像．三者在一条水平线上。（3）镜内找像——先调节目镜使叉丝清晰，再调节调焦钮看清标尺像，直到无视差为准。（4）细调对零——或对准标尺像零刻线附近的任一刻度线，并记录读数n0。3.测量：采用等增量测量法。（1）将依次增减砝码的读数记入表格中。（2）将相关长度量L、R、b、d等的测量数据记入表格。返回

第十三页，共20页。

数据处理1．将依次加减砝码所得数据，用逐差法处理求第十四页，共20页。３．计算直接测量量L、R、b及d和的不确定度（求合成不确定度）（1）钢丝原长L：（2）标尺到镜面间距R：（3）光杠杆后脚到两前脚连线的距离b：（4）钢丝直径的平均值2．计算E值并与公认值比较（）第十五页，共20页。则（5）标尺读数：

注：为测定不确定度（是由估读引起的），为仪器不确定度。即（为仪器说明书上标明的最大误差或极限误差）第十六页，共20页。

根据实测情况各直接测量量的极限误差为：

第十七页，共20页。5．计算E的不确定度，并由不确定度表示测量结果由公式可得则即测量结果：返回

第十八页，共20页。

注意事项

1.加减砝码时动作要平稳,勿使砝码托摆动。否则将会导致光杠杆后足尖发生移动。并在每次增减砝码后，等金属丝完全不晃动时才能读数2.在测量过程中，不能碰动各仪器。增加砝码时应将砝码缺口交叉放置。（为什么？）3.对测得的一