2025年材料力学杨氏模量测定研究报告

南昌大学物理试验汇报1.学会测量杨氏模量的一种措施，掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化的原理.2.学会用“对称测量”消除系统误差.3.学会怎样依实际状况对各个测量量进行误差估算.4.练习用逐差法、作图法处理数据.物体在外力作用下或多或少都要发生形变，当形变不超过有一截面为S,长度为L的均匀棒状(或线状)材料，受拉力F拉伸时，伸长面所受到的拉力F/S称为应力，而单位长度的伸长量d/L称为应变形变范围内，棒状(或线状)固体应变与它所受的应力成正比：F/S=E(d/L)其比例系数E取决于固体材料的性质，反应了材料形变和内应力之间的关系，称为杨氏弹性模上图是光杠杆镜测微小长度变化量的原理图。左侧曲尺状物为光杠杆镜，M是反射镜，b为光杠杆镜短臂的杆长，2d为光杆杆平面镜到尺的距的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而变化了M镜法线的方向，使得钢丝原长为L时，从一种调整好的位于图右侧的望远镜看M镜中标尺像的读数为n0;而钢丝受力为△n。由光路可逆可以得知，△n对光杠杆镜的张角应为20。从图中用几何措施可以得式(4)中的2D/b叫做光杠杆镜的放大倍数，由于D>>b,因此△n>>d,从而获得这种测量措施被称为放大法。由于该措施具有性能稳放大等长处，因此在设计各类测试仪器中有着广泛的应用。杨氏模量仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢卷尺、望远镜(附标尺)1.用2kg砝码挂在钢丝下端钢丝拉直，调整杨氏模量仪底盘下面的3个底脚螺丝，同步观测放在平台上的水准尺，直至中间平台处在水平状态为2.调整光杠杆镜位置。将光杆镜放在平台上，两前脚放在平台横槽内，后脚放在固定钢丝下端圆柱形套管上(注意一定要放在金属套管的边上，不能放在缺口镜面基本垂直或稍有俯角。3.望远镜调整。将望远镜置于距光杆镜2m左右处，松开望远镜固定螺钉，上下移动使得望远镜和光杠杆镜的镜面基本等高。从望远镜筒上方沿镜筒轴线瞄准光固定架位置，直至可以看到光杠杆镜中标尺的像。然后再从目镜观测，先调整目镜使十字叉丝清晰，最终缓缓旋转调焦手轮，使物镜在镜筒内伸缩，直至从尺刻度为止。4.观测伸长变化。以钢丝下挂2kg砝码时的读数作为开始拉伸的基数0A砝码，读取一次数据，这样依次可以得到0123456,,,,,,变化。紧接着再每次撤掉lkg砝码，读取一次数据，依次得到6543210,,,,,,AAAAAAACcccccc,这是钢丝收缩过程中的读数变化。注意：加、减砝码时，应轻放轻度振动。加(或减)砝码后，钢丝会有一种伸缩的微振动，要等钢丝渐趋平稳后再读数。5.测量光杠杆镜前后脚距离1d。把光杠杆镜的三只脚在白纸上压出凹痕，用尺画出两前脚的连线，再用游标卡尺量出后脚到该连线的垂直距离6.测量钢丝直径。用螺旋测微计在钢丝的不一样部位测5次，取其平均值。测量时每次都要7.测量光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离2d。用钢卷尺量出光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离，测量5次。8.用米尺测量钢丝原长1,测量5次。(1)长度的测量(表1)。12345直径d光杠杆镜臂长：游标卡尺的零位误差0.00(mm),示值误差(2)钢丝长度L和标尺到镜面距离的测量。L±△(mm)=595.50±0.45D±△p(m(3)增减重量时钢丝伸缩量的记录参照数据(表2)并不能立即伸长到应有的长度L;(L=L+△L),而只能伸长到L-L。同样，当钢丝受到的拉伸力一旦减小时，也不能立即缩短到应有的长度L,仅缩短到L+δLi。因此试验统误差，测量中应包括增长拉伸力以及对应地减少就可以消除滞后量L的影响。即砝码质量标尺读数(cm)的绝对误差拉伸力增长时拉伸力减小时二二1-6)中的质量m是哪几个物体的质量?作用在m上的作用力F是什么力?OE=0.28x2.24x10”=0.58x10”(1)在本试验中，你是怎样考虑尽量减小系统误差的?1.钢丝两端一定要加紧减小系统误差，同步防止砝码砸坏器材。2.测量过程中不能碰动望远镜以及桌子，否则重新开始。3.钢丝一定要保持平直，以免把拉直的量误认为伸长量4.使用对称测量的措施(2)本试验中使用了哪些长度测量仪器?选择它们的根据是什么?它们的仪器误差各为多少?螺旋测微器(0.004mm);游标尺(0.02mm);钢卷尺(1.2mm)和米尺，根据测量物体的长(3)本试验应用的“光杠杆镜”放大法与力学中杠杆原理有哪些异同点?(4)在试验逐差法时，怎样充足运用所测得的数据?(5)若增重时，标读数与减重时对应荷重的标度数不吻合，其重要原因是什么?由于金属丝存在弹性滞后效应，金属丝需要在无限长的时间内才能到达应有的长度L,只能到达L-&L,同步若金属丝收到的力忽然减小，也不能收缩到应有的长度L,仅缩思索：砝码刚刚挂上金属丝时，金属丝还不稳定，还在上下晃动，但待其稳定之后加减砝码两次读数基本靠近，而尺子精度低，不能精确的测量出读数，没能更为精确的消除系统误差。试验室的砝码氧化严重，会导致最终试验成果偏大。钢丝同样被了氧化，导致钢丝不能拉直，最终还是导致了一定的误差。试验总结：光杠杆后尖脚至于夹头上且要垂直圆