实验八 用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量.ppt

实验八用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量
实验目的
实验仪器
实验原理
实验内容
问题讨论
实验目的
。
,掌握拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。
。
实验仪器
杨氏弹性模量仪
钢卷尺
水准仪
螺旋测微器
实验原理
一、拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量
设一粗细均匀的金属丝长为L,截面积为S,上端固定,下端悬挂砝码,金属丝在外力F的作用下发生形变,伸长。根据胡克定律,在弹性限度内,金属丝的胁强和产生的胁变成正比。
即(9-1)
或(9-2)
式中比例系数E称为杨氏弹性模量。在方米,记为。
二、光杠杆法测微小长度 将一平面镜固定在形横架上,在支架的下部安置三个尖脚就构成一个光杠杆,如图9-1所示。 用光杠杆法测微小长度原理图如图9-2所示。
杨氏弹性模量仪如图9-3所示,双柱支架上装有两根立柱和三只底脚螺丝,调节底脚螺丝,可以使立柱铅直。立柱的中部有一个可以沿立柱上下移动的平台。待测金属丝的上端夹紧在横梁上的夹子中,下端夹紧在圆柱夹具中。圆柱夹具穿过固定平台中间的小孔可以上下自由移动,下端系有砝码及砝码托。光杠杆的主尖脚放在圆柱夹具的上端面,两前尖脚放在固定平台的凹槽内,望远镜和标尺是测量微小长度变化的装置。
实验内容
一、杨氏弹性模量仪的调节
,调节杨氏弹性模量仪双柱支架上的底脚螺丝,使立柱铅直。
,两前尖脚放在平台的凹槽中,主杆尖脚放在圆柱夹具的上端面上,但不可与金属丝相碰。调节平台的上下位置,使光杠杆三尖脚位于同一水平面上。
,把金属丝拉直。并检查圆柱夹具是否能在平台孔中自由移动。
。使光杠杆镜面与平台面大致垂直。望远镜筒处于水平状态并与镜面等高,标尺处于铅直状态。
。若无,则上下左右移动望远镜位置和微调平面镜角度,直至在平面镜中看到标尺的像为止。
,使观察到的十字叉丝最清晰。再前后调节望远镜物镜,使能看到清晰的标尺像。微微上下移动眼睛观察十字叉与标尺的刻度线之间有没有相对移动,若无相对移动,说明无视差。记下此时十字叉丝横线对准标尺的刻度值。若有相对移动,说明存在视差,需仔细调节目镜与物镜之间的距离,并配合调节目镜,直到视差消除。
二、测金属丝的杨氏弹性模量
,每次增加1kg ,加至7kg为止。逐次记录每加一个砝码时望远镜中的标尺读数。加砝码时注意勿使砝码托摆动,并将砝码缺口交叉放置,以防掉下。
,并逐次记录每取下1kg砝码时望远镜中的标尺读数。
,分别求出它们的平均值。
,压出三个尖脚的痕迹,用游标卡尺测量出主杆尖脚至前两尖脚连线的距离三次。取其平均值。
、中、下三处测量其直径,每处都要在互相垂直的方向上各测一次,共得六个数据,取其平均值。
将以上数据分别填入表9-1、表9-2和表9-3中。
,再将有关数据化为国际单位代入式(9-7)中,求出金属丝的杨氏弹性模量的平均值。将与公认值比较,求出相对误差。