大学物理实验杨氏模量课件

内容实验目的1实验仪器2实验原理3实验内容和步骤4数据记录和处理5第1页/共23页实验目的掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法理解光杠杆测量长度微小变化的原理学会用逐差法处理数据进行测量结果的不确定度分析第2页/共23页实验仪器杨氏模量测定仪螺旋测微计游标卡尺米尺砝码待测金属丝第3页/共23页实验原理1.杨氏模量的物理意义：描述材料抵抗形变能力的物理量，该值越大，材料越不容易变形。式中S为金属丝横截面积:L为金属丝的长度

L为其受拉力F后的伸长量应变杨式模量定义为:第4页/共23页实验原理金属丝横截面积S:杨式模量定义为:式中金属丝原长L可由米尺测量,钢丝直径d可用螺旋测微仪测量,外力F可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出,而ΔL是一个微小长度变化量,本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量L的间接测量。d为细铁丝的直径第5页/共23页实验原理2.光杠杆测量长度的微小变化：杨氏模量测定仪:核心部件是光杠杆系统（由光杠杆镜架与望远镜组成）。第6页/共23页1-金属丝2-光杠杆

3-平台4-挂钩5-砝码6-三角底座7-标尺

8-望远镜

杨氏模量仪示意图第7页/共23页光杠杆常数

b光杠杆原理bf1f2f3Db△Lθθθ光杠杆放大原理图第8页/共23页Db△Lθθθ光杠杆放大原理图第9页/共23页Db△Lθθθ光杠杆放大原理图

叫光杠杆放大率光杠杆的作用在于将微小的伸长量

L放大为竖尺上的位移l。l

叫ΔL

的光杠杆放大量第10页/共23页

第11页/共23页尺读望远镜组:测量时,望远镜水平地对准光杠杆镜架上的平面反射镜,经光杠杆平面镜反射的标尺虚象又成实象于分划板上,从两条视距线上可读出标尺像上的读数。第12页/共23页实验内容和步骤1.调节仪器：调节光杠杆和望远镜:（1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直（2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同（3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上,左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止。（4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。第13页/共23页逐次加360g砝码,在望远镜中读计对应标尺的位置,共7次；然后将所加砝码逐次去掉（每次减360g）,并读取相应读数。2.观察金属丝伸长变化实验内容和步骤第14页/共23页(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量d3.测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离D，金属丝直径d，光杠杆常数b。实验内容和步骤(1)用钢卷尺测量L和D(3)取下光杠杆在展开的白纸上同时按下三个尖脚的位置,用直尺作出光杠杆后脚尖到前两尖脚连线的垂线,用游标卡尺测出b第15页/共23页注意事项1.实验系统调好后，一旦开始测量ri，在实验过程中不能对系统的任何一部分进行调整，否则，所有数据将重新再测。2.加减砝码时要轻拿轻放，系统稳定后才能读取刻度尺，读数过程中不要按压桌面。3.光杠杆后脚尖不能接触钢丝。第16页/共23页数据记录和处理1.金属丝原长L=(cm)光杠杆与望远镜镜尺距离D=(cm)光杠杆常数b=(cm)2.金属丝直径d测量数据3.加减砝码后金属丝长度变化测量4.用逐差法处理数据第17页/共23页逐差法加砝码减砝码平均值为增加4个砝码铁丝拉伸量ΔL的光杠杆放大量

其中第18页/共23页报告要求1.计算杨氏模量E：2.计算△E：测量结果的相对不确定度3.规范表示测量结果第19页/共23页不确定度一.二.第20页/共23页三.测量