高中物理奥林匹克竞赛复赛 实验考核课件 实验七 金属杨氏弹性模量的测量.ppt

实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验目的】1．测定钢丝的杨氏弹性模量。2．掌握用光杠杆测量微小长度变化和原理和方法。3．学会用逐差法处理数据。实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验装置】实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验原理】一、杨氏弹性模量选用一粗细均匀的金属丝，长度为?L?，截面积为?S?，将其上端紧固，下悬质量为?m?的砝码。当金属丝受外力?F=mg?作用而发生形变?ΔL?时，金属受外力作用发生形变而产生的内应力?F/S?，其应变为ΔL/L?，根据虎克定律有，在弹性限度内，物体的应力?F/S?与产生的应变成正比，即式中?E?为比例恒量。将上式改写为 实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验原理】二、光杠杆和镜尺系统是测量微小长度变化的装置光杠杆结构如图所示，它实际上是附有三个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰三角形。前两足刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后足在前两足刀口的中垂线上。镜尺系统由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。镜尺系统和光杠杆组成如图所示的测量系统。 实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验原理】二、光杠杆和镜尺系统是测量微小长度变化的装置 实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验内容】1．在钢丝的下端悬一钩码和适量槽码，使钢丝伸直（这些重量不算在以后各次所加重量之内）。2．安置好光杠杆，前足刀口置于固定平台的沟内，后足置于钢丝下端附着的平台上，并靠近钢丝。3．使平面镜?M?与平台大致垂直，沿望远镜筒上面的缺口和准星观察?M?，改变?M?的仰角使?M?中央出现望远镜紫色物镜的像，再观察望远镜的目镜，调节镜筒下面的竖直旋纽，在目镜中看到?M?的反射光束。调节望远镜筒右侧的聚焦旋纽，可看到支架的像，向右平移望远镜，看到标尺，再调聚焦旋纽，可清晰地看到标尺刻度。调节目镜旋纽，看到十字叉丝，记下水平叉丝对准的标尺刻度?n0.4．在钩码上逐次加槽码?1.0?千克，每次待稳定后记下望远镜中相应的读数?ni.槽码加到?9?千克。实验七金属杨氏弹性模量的测量【实验内容】5．再从钩上逐次取下?1.0?千克，直至取完所加槽码，记下每次相应的读数?ni.6．用钢卷尺测量钢丝原长?L?和平面镜到标尺间的距离?D，各测量一次。7．从?G?上卸下光杠杆放在纸上，将后足在纸上压出针孔，M?下面刀口压出直线，由针孔对直线画垂线，用米尺量出垂线距离?b，测量一次。8．测?L、D?和?b?的不确定度?0.05cm.9．测?F?的不确定度?0.01kg.10．用螺旋测微计测量钢丝直径?d?，在不同部位测量十次。实验七金属杨氏弹性模量的测量【预习思考题】1．根据光的反射定律，证明反射光线的方向不变时，平面镜转动角，则入射光线转过角。2．根据光杠杆原理说明怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度，这种提高有没有限度？3．本实验中，哪个量的测量不确定度及哪个实验条件对结果的影响最大？根据自己的测量讨论如何改进。4．在代入公式时，若采用时，那么?F?用多少代入****