大学物理实验系列用拉伸法测定钢丝的杨氏讲义.pdfVIP

用拉伸法测定钢丝的杨氏模量

物理实验中心

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目录

一.实验目的

二.实验原理

三.注意事

四.实验内容

五.数据处理

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实验目的

了解杨氏模量的物理概念，掌握其测量

原理和方法。

学会用光杠杆测量微小伸长量的方法。

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实验原理

一.胡克定律

在外力作用下，固体所发生的形状变化称为形变。

形变可分为：

弹性形变：外力撤除后，物体能完全恢复原状的形变。

范氏形变：外力较大，撤除后物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变。

本实验只研究弹性形变。最简单的弹性形变是棒状物体受外力后的拉

长和缩短。

设物体的原长为L，横截面积为S，当在长度方向施加外力F时，其伸长(或

缩短)ΔL。

按照胡克定律，在弹性限度内，物体的协强(F/S)与协变(ΔL/L)成正比。

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二.杨氏模量

条形物体〔如钢丝〕沿纵向的弹性模量叫杨氏

模量。

测量杨氏模量的方法有：拉伸法、梁的弯曲法、

振动法、内耗法等等，本实验采用拉伸法测定杨

氏模量。

比例系数

称为杨氏模量。

它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的

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三.光杠杆装置及放大原理

小平面镜M连同直尺、望远镜共同构成光杠杆装置，它可把微小长度变化放大。

n为M法线方向水平时，望远镜中看到的直尺上的相应刻度。

0

n为当钢丝因悬挂重物而下降ΔL，导致M的法线方向改变α角时，从望远镜中

1

看到的直尺上的相应刻度。

b—平面镜M后一个支点到前两个支点的距离R—镜面到尺面的距离

那么有：C’(n)

1

因为α角很小，故有：

最后得：

M

M

a

a

本实验的放大倍数:几十aaC(n)

DL0

倍,R为1至2米;b为5至8bR

厘米.

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由前实验装置分析：

又：

令：

那么：

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实验内容

1.调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋H，使支架铅直〔由支架的铅锤

或水平气泡来确定〕，然后加重2千克〔不记入作用力F内〕将钢丝拉

直，测量钢丝长度L。

2.调节光杠杆装置。

〔1〕粗调

〔2〕细调

3.记下开始时望远镜中标尺的读数