用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量实验报告示范.doc

实验名称：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量 一．实验目的 学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；掌握光杠杆法测量微小变化量的原理；学习用逐差法处理数据。实验原理长为，截面积为的丝，在外力的作用下伸长了,称为杨氏模量。设钢丝直径为，即截面积,则。伸长量比较小不易测准，因此，利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量。由几何光学的原理可知，， 。 图1 图2 三．主要仪器设备 杨氏模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分卡；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码；水准器等。 1. 调整杨氏模量测定仪 2．测量钢丝直径 3．调整光学系统 4．测量钢丝负荷后的伸长量 (1) 砝码盘上预加2个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值。 (2) 依次增加1个砝码，记录相应的望远镜读数。 (3) 再加1个砝码，但不必读数，待稳定后，逐个取下砝码，记录相应的望远镜读数。 (4) 计算同一负荷下两次标尺读数(和)的平均值。 () 用逐差法。5. 用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离和钢丝长度；用压脚印法单次测量光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离6．进行数据分析和不确定度评定，杨氏模量。 钢丝直径表1 用千分卡测量钢丝直径（仪器误差取0.004） 上 中 下 平均 测量方向 纵向 横向 纵向 横向 纵向 横向 0.718 0.714 0.705 0.704 0.705 0.711 0.710 .64 .16 .25 .36 .25 .01 0.278 钢丝直径 0.0024 mm B类不确定度mm 总不确定度0.0034 mm 相对不确定度0.48% 测量结果 2．单次测量：用米尺单次测量钢丝长平面镜标尺距，光杠杆长表 钢丝长平面镜标尺距光杠杆长 测读值 不确定度 相对不确定度 663.0 0．58 0．087% 907.5 0．58 0．064% 75.86 0．012 0．016% （计算方法：不确定度=仪器误差/） 3．光杠杆法测量钢丝微小伸长量 表测量钢丝的微小伸长量 （千克力） 标尺读数 隔项逐差值 加砝码时 减砝码时 平均 2.00 1.80 1.88 1.84 - 0.75 3.00 2.01 2.09 2.05 4.00 2.20 2.27 2.23 - 0.74 5.00 2.38 2.44 2.41 6.00 2.56 2.61 2.59 - 0.74 7.00 2.78 2.79 2.79 8.00 2.96 2.98 2.97 - 0.73 9.00 3.13 3.15 3.14 所以，在F=4.00千克力作用下，标尺的平均变化量Δn=0.74 cm Δn的总不确定度 n相对不确定度 ） 4．计算杨氏模量并进行不确定度评定 由表1、表2、表3所得数据代入公式可得钢丝的杨氏模量的： 近真值=(N/m2) 相对不确定度 总不确定度(N/m2) 测量结果 3 实验报告示范