液体表面表面张力系数测定.ppt

大学物理实验 《金属丝的杨氏弹性模量的测量》 一、拉伸法测量金属丝的杨氏模量 二、振动法测量金属材料杨氏模量 * * 【实验目的】 1.学会用拉伸法和振动法测量金属丝的杨氏弹 性模量。 2.掌握光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。 3.练习用逐差法和作图法处理数据。 【实验仪器】 杨氏模量仪、光杠杆、砝码、米尺（或钢 卷尺）、螺旋测微计、游标卡尺、望远镜尺组 等。 【实验原理】 物体在外力作用下发生形状大小的变化， 称为形变。它可分为弹性形变和范性形变两 类。在本实验中，只研究弹性形变。最简单的 形变是金属丝或棒受到沿纵向外力作用后所引 起的长度的伸长或缩短，拉伸法就是研究这种 简单弹性形变的方法。 设有一根长为L、粗细均匀的钢丝，截面积为S，在 外力F的作用下伸长△L。根据胡克定律，在弹性限度 内，应变与应力成正比，即 (1) 式中比例系数E叫做杨氏弹性模量。 若钢丝的直径为d，则 ，所以 (2) 在SI制中，E的单位为 。 【实验装置】 拉伸法实验装置下如图所示。 【测量原理】 光杠杆的丁字形横架上装有一个平面镜，架 子下面有三只足C1,C2,C3,构成等腰三角形，C3 到C1C2连线的垂直距离为b,光杠杆测量原理如 图3所示。 (3) 【实验步骤】 1.仪器的调节 (1)调节杨氏模量仪器底座螺丝，使金属丝(钢丝)处于铅直状态，同时观察放在平台上的水准仪，使中间平台处于水平状态。 (2)调节光杠杆位置。将光杠杆放在平台上，两前足C1,C2放在平台槽内，后尖足放在圆柱体夹具上端平面上，用眼估计使平面镜的法线水平。 (3)调节望远镜尺组。把望远镜尺组方在距平面镜2米左右处，用铅垂线将标尺调成竖直状态，是望远镜水平对准平面镜并与平面镜等高。先用眼睛从望远 镜上方沿镜筒轴线方向瞄准平面镜，观察镜中是否有 标尺的像，若没有，可移动望远镜位置或左右移动镜 尺组支架，直至看到为止。这时，在从望远镜中去观 察，先调节目镜，使十字叉丝清晰，最后缓缓旋转调 焦手轮，进行调焦，从望远镜中先看到平面镜中的 像，继续调焦，便能从望远镜中看到清晰的标尺的 像，轻微改变光杠杆镜面的倾角，或稍微移动标尺， 使从望远镜中观察到的十字叉丝横线在标尺零刻度线 附近。调节完毕后，实验过程中再不得触动仪器。 2.观测伸长量变化 重为2千克砝码盘挂在钢丝下端使钢丝拉直，记下 此时望远镜中标尺的读数n0，作为开始拉伸的初始读 数，然后在砝码盘上逐次增加2千克重的砝码，每增加 2千克砝码，读取一次数据，一共增加7次，得到一组 读数为n0、n1 、n2 …n7，这是增加拉力的过程，此 时，在逐次撤掉2kg砝码，每撤一次，读取一次数据， 记录相应的读数n7′,n6′… n0′, 这是减力过程，取 两组相对应数据的平均值 i=0,1……7，利用逐差法处理数据。 3.其它各量的测量 (1)测量光杠杆前后足距离。把光杠杆镜的三只足尖硬 在一张白纸上，得C1,C2,C3三个凹痕标记，用游标卡 尺量出后足C3到前足C1C2连线的距离b。 (2)测量金属丝治警用螺旋测微计在金属丝的不同部位 测量其直径5次，取其平均值。 (3)用钢卷尺测量光杠杆平面镜到望远镜标尺的距离 D。 (4)用米尺测量金属丝原长L。 【注意事项】 1、钢丝的两端一定要加紧，避免砝码加重后而 脱落。 2、光杠杆、望远镜尺组所组成的光学系统一经 调好后，在观察伸长量读数时，就不能再碰 触，否则，所测数据无效，必须重新开始读 数。 3、待测金属丝一定要保持铅直，加减砝码时， 应轻拿轻放，避免金属丝较大幅度摆动