大学物理实验报告材料-单摆测重力加速度.pdf

实用标准 大学物理仿真实验 实验报告 拉伸法钢丝测杨氏模量 实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量 文档大全 实用标准 一、实验目的 1、学会测量杨氏模量的一种方法； 2、掌握光杠杆放大法测量微小长度的原理； 3、学会用逐差法处理数据； 二、实验原理 任何物体（或材料）在外力作用下都会发生形变。当形变不超过某一 限度时，撤走外力则形变随之消失，为一可逆过程，这种形变称为弹 性形变，这一极限称为弹性极限。超过弹性极限，就会产生永久形变 （亦称塑性形变），即撤去外力后形变仍然存在，为不可逆过程。当 外力进一步增大到某一点时， 会突然发生很大的形变， 该点称为屈服 点，在达到屈服点后不久，材料可能发生断裂，在断裂点被拉断。 人们在研究材料的弹性性质时， 希望有这样一些物理量， 它们与试样 的尺寸、形状和外加的力无关。于是提出了应力 F/S （即力与力所作 用的面积之比）和应变Δ L/L （即长度或尺寸的变化与原来的长度或 尺寸之比）之比的概念。在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比 是一个常数，即 E ( F / S) /( L / L) FL / S L （1） E被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅与材 料的结构、 化学成分及其加工制造方法有关。 某种材料发生一定应变 所需要的力大， 该材料的杨氏模量也就大。 杨氏模量的大小标志了材 料的刚性。 文档大全 实用标准 通过式（ 1），在样品截面积 S 上的作用应力为 F，测量引起的相对伸 长量Δ L/L ，即可计算出材料的杨氏模量 E。因一般伸长量Δ L 很小， 故常采用光学放大法，将其放大，如用光杠杆测量Δ L。光杠杆是一 个带有可旋转的平面镜的支架， 平面镜的镜面与三个足尖决定的平面 垂直，其后足即杠杆的支脚与被测物接触，见图 1。当杠杆支脚随被 测物上升或下降微小距离Δ L 时，镜面法线转过一个θ角，而入射到 望远镜的光线转过 2 θ角，如图 2 所示。当θ很小时， tan L / l （2） 式中 l 为支脚尖到刀口的垂直距离（也叫光杠杆的臂长） 。根据光的 反射定律，反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转 动 2 θ角，由图可 b tan2 2 （3） D 式中 D为镜面到标尺的距离， b 为从望远镜中观察到的标尺移动的距 离。 从（ 2）和（ 3 ）两式得到 L b （4 ） l 2 D 由此得 bl