用拉伸法测量金属丝杨氏模量.ppt

用拉伸法测量金属丝杨氏模量 教学目标 实验原理 光杠杆法 仪器设备 实验内容 数据处理 注意事项 思考题 * * 教学目标 实验原理 仪器设备 实验内容 数据处理 注意事项 思考题 1 通过实验掌握杨氏模量的物理概念及测量方法（静力学拉伸法） 2 掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法 3 学会用逐差法和作图法处理实验数据 4 了解、学习从诸多测量中分析实验结果的主要误差来源 在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。 最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长L，截面积为，沿长度方向施力后，物体的伸长，则在金属丝的弹性限度内，定义 1 杨氏模量的概念 为材料杨氏弹性模量。 杨氏模量是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征。 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。 由于 ， 角很小，上两式可近似为： 这样就可把微小的长度改变量ΔL , 用可观的变化量ΔA表示，为保证大的放大倍数，实验时应有较大的D（一般为1.5m左右）和较小的 x（一般为0.08m左右）。 砝码的拉力： 钢丝的截面积： 带入杨氏模量的定义公式，可得： 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A0 。 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、D、x、d等的测量数据记入表格。 逐差法计算 每隔4项相减，得到相当于每次加4个砝码的四次测量数据，然后取平均值计算——逐差法。 计算杨氏模量Y，及不确定度 在一定的实验条件下，k为常数。因此可作 图，求出斜率k，再计算杨氏模量： 作图法 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。