杨氏模量实验报告1

1、杨氏模量的测量实验目的1.1 .掌握螺旋千分尺的使用。2.学会用光杠杆测量微小伸长。3.通过拉伸学习金属丝杨氏模量的方法。实验仪器杨氏模量测试仪(包括拉力测试仪、光学杠杆、望远镜和标尺)、水平仪、钢卷尺、螺旋千分尺和钢直尺。1.导线和支架(装置见图1):导线长约0.5m，其上端卡在支架的上梁上，并卡在圆形卡盘中。圆形卡盘可以在支架下横梁的圆孔内自由移动。支架下面有三个可调节的支脚。这个圆形气泡水平。使用时应调整支脚。通过气泡级别判断括号是否处于垂直状态。只有这样，当下横梁平台的圆孔旋转和移动时，圆柱形卡盘才能免于摩擦。2.光学杠杆(结构见图2):使用时，两个前腿放在支架下横梁平台的三角槽内，后

2、腿放在圆柱形卡盘的上端平面上。当钢丝被拉伸时，随着圆柱形卡盘下降，光学杠杆的后腿下降，平面镜围绕两个前腿旋转。图1图2图33.望远镜和标尺(设备见图3):望远镜由物镜、目镜和十字准线组成。用目镜实现调节，这样可以清楚地看到十字线，调节物镜可以清楚地看到刻度。这意味着标尺通过物镜成像在掩模版平面上。因为标尺图像和标线在同一平面上，所以可以消除读取期间的视差(即，当眼睛上下移动时标尺图像和标线之间的相对位移)。刻度是一般的米刻度，但中间的刻度是0。实验原理1.胡克定律和杨氏弹性模量固体在外力的作用下会变形。如果外力消除后相应的变形消失，这种变形称为弹性变形。如果外力作用后有残余变形，这种变形称为塑

3、性变形。应力：单位面积的力。应变：指外力作用下的相对变形(相对伸长DL/L)，反映物体的变形。它可以表示为：(1)2.用光学杠杆镜尺法测量微小长度的变化在公式(1)中，在外力F的张力下，钢丝的伸长率D1非常小.它不能用普通的长度测量仪器来测量。本实验采用光学杠杆镜尺法。最初，平面镜处于垂直状态。这个刻度被平面镜反射，然后在望远镜中显示出来。望远镜可以通过平面镜观察到标尺的图像。望远镜的十字线在刻度上。当钢丝下降时，平面镜将转动一个角度。然后望远镜中的刻度图像也移动，十字线落在刻度的刻度上。当平面镜旋转Q角时，进入望远镜的光线旋转2q角。从图中，我们可以看到望远镜中刻度的变化。因为q角非常小，所

4、以可以从上图的几何关系中得到：然后：(2)从(1)和(2):实验内容和步骤1.调整杨氏模量测试仪的底角螺钉，使工作台水平，卡盘处于无障碍状态。2.放下抛光杆。丁字架的两个前脚放在平台上的凹槽内，后脚放在卡盘的平面上。微调工作台使丁字架的三个脚趾在同一水平面上，镜面垂直。3.望远镜刻度架距离光学杠杆反射镜1.21.5m。将望远镜的光轴调整到与反射镜的中心相等。调整对象是伸缩管。4.初步找到标尺的图像：从望远镜外面观察反射平面镜，看镜子里是否有标尺的图像。如果没有，左右移动支架，观察平面镜，直到找到标尺的图像。5.调整望远镜找到图像的比例：首先调整望远镜目镜得到一个清晰的十字；然后调整聚焦手轮，在

5、十字准线平面上形成刻度图像。6.调整平面镜垂直于望远镜的主光轴。7.在望远镜中记录秤的初始读数(不必为零)，然后在钢丝下端悬挂0.320千克砝码，在望远镜中记录秤的读数，然后依次添加0.320千克，在望远镜中分别记录秤的读数，直到添加7个砝码，这是增量过程中的读数。然后每次减重0.320千克，并在减重时在望远镜中记录秤的读数。数据记录表见后面的数据记录部分。8.移除所有重量，用卷尺测量平面镜和秤之间的距离r，钢丝的长度l，并测量光学杠杆的常数b(在纸上按压光学杠杆一次，留下三个点的痕迹，并将它们连接成等腰三角形。b)可以通过在底部边缘制作高度来测量。9.用螺旋千分尺测量钢丝直径6次。可以在钢丝

6、的不同部位和不同的弯曲方向进行测量。由于钢丝直径不均匀，横截面积不是理想的圆。实验注意事项1、加减重物时必须小心轻放，不要折断钢丝。2.使用千分尺时，只能使用棘轮旋转。3.用钢卷尺测量直尺到平面镜的垂直距离时，直尺表面应平整。4.杨氏模量仪的主支架已经固定，所以不要调整主支架。5.测量钢丝长度时，应增加一个校正值，即不能在卡盘中直接测量的钢丝长度。实验数据处理标尺最小刻度：1毫米微米最小刻度：0.01毫米钢卷尺最小刻度：1毫米钢尺最小刻度：1毫米表1外力毫克和刻度读数序列号一01234567m(kg)0.0000.3200.6400.9601.2801.6001.9202.240增加重量1.0

7、02.013.084.115.296.577.458.59重量减轻0.831.943.054.225.316.357.708.590.9151.9753.0654.1655.3006.4607.5758.59表2的逐步处理序列号一0123(厘米)4.3854.4854.5104.4254.451(厘米)-0.0660.0330.059-0.026a类不确定性：b类不确定性：综合不确定性：所以：表3钢丝直径千分尺的零误差为：-0.001毫米频率1234560.1950.1940.1950.1930.1940.1950.19530.0007-0.00030.0007-0.0013-0.00030.

8、0007a类不确定性：b类不确定性：综合不确定性：所以：此外，L=(45.424.23)厘米、R=131.20cm厘米和b=7.40cm厘米为单次测量，不考虑a类不确定度，其不确定度为：计算杨氏模量不确定性：实验结果：实验教学指导1.望远镜里看不到直尺平面镜中垂直标尺的图像应该从伸缩管的外部沿轴向看到。如果你看不到它，你可以调整望远镜的位置或方向或平面镜的角度，直到你找到垂直标尺的图像，然后从望远镜中找到垂直标尺的图像。2.叉指成像不清楚。这是由于望远镜目镜聚焦不当造成的，可以缓慢调整目镜以使十字准线图像清晰。3.在实验中，加减时，测量值的重复性或规律性不好。(1)焊线卡盘未被夹紧，焊线滑动。

9、(2)杨氏模量仪的立柱不垂直，使得导线末端的方形夹头与平台孔壁接触时摩擦力过大。(3)添加丰发码时，动作不够稳定，导致光杆脚趾移动。(4)可能是金属丝的直径太细，当增加重量时超过了弹性范围。实验后立即提问(1)根据y的不确定度公式，分析哪些量的测量对测量结果影响最大。答：根据实际测量的量，可以知道它对Y的测量结果影响最大，所以这两个量的测量应该特别精确。能不能用图解法求出钢丝的杨氏模量，如何画出来？答：在这个实验中，杨氏模量可以用图解法来计算，而不是用逐步法来处理数据。根据公式Y=，f=y n=ky n.其中，K=可视为常数。负载f作为纵坐标，相应的ni作为横坐标。从上面的公式可以看出，这个数字是一条直线。杨氏模量可以通过求出答：从 n= l可以知道，这是光学杠杆的放大倍数。适当改变R和B可以增加放大倍数，提高光杠杆的灵敏度，但灵敏度越高越好。因为 l= n成立的条件是平面镜的转角很小(