金属杨氏模量的测量.pptVIP

* * * * * * * * 大学物理实验 金属杨 氏 模 量 的测 量 部分资料取自网上，仅供教学参考 注意：本教学片中引用的图片或其它资料，无论注明与否，版权均属原作者或单位所有。 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 　　　　　　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 图一 实验仪器 返回 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 A B C D G J T S 实验仪器——结构示意图 T S D 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 　　　　　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 　----------⑴ 2．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。 　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 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（ ） 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。 　　　　　　　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 　　　　　　　　数据处理 1．将依次加减砝码所得数据，用逐差法处理求 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（ 　　　 ） 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） 　　根据实测情况各直接测量量的极限误差为： 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 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.对测得的一组 值,如果 不按比例增减，应分析原因后重新测量。 4.用千分尺测d时，应先检查零点读数，并记录零点误差。要求对不同位置处测6次。 返回 思考题 1．本实验中，各个长度量用不同的仪器来测