杨氏弹性模量的测定.doc

【实验目的】。。。【实验仪器】杨氏模量测定仪(包括:拉伸仪、光杠杆、望远镜、标尺),水准器,钢卷尺,螺旋测微器,钢直尺。1、金属丝与支架(装置见图1):,上端被加紧在支架的上梁上,被夹于一个圆形夹头。这圆形夹头可以在支架的下梁的圆孔内自由移动。支架下方有三个可调支脚。这圆形的气泡水准。使用时应调节支脚。由气泡水准判断支架是否处于垂直状态。这样才能使圆柱形夹头在下梁平台的圆孔转移动时不受摩擦。2、光杠杆(结构见图2):使用时两前支脚放在支架的下梁平台三角形凹槽内,后支脚放在圆柱形夹头上端平面上。当钢丝受到拉伸时,随着圆柱夹头下降,光杠杆的后支脚也下降,时平面镜以两前支脚为轴旋转。图1图2图33、望远镜与标尺(装置见图3):望远镜由物镜、目镜、十字分划板组成。使用实现调节目镜,使看清十字分划板,在调节物镜使看清标尺。这是表明标尺通过物镜成像在分划板平面上。由于标尺像与分划板处于同一平面,所以可以消除读书时的视差(即消除眼睛上下移动时标尺像与十字线之间的相对位移)。标尺是一般的米尺,但中间刻度为0。【实验原理】1、胡克定律和杨氏弹性模量固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变,这种形变称为塑性形变。应力:单位面积上所受到的力(F/S)。应变:是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。用公式表达为:(1)2、光杠杆镜尺法测量微小长度的变化在(1)式中,在外力的F的拉伸下,钢丝的伸长量DL是很小的量。用一般的长度测量仪器无法测量。在本实验中采用光杠杆镜尺法。初始时,平面镜处于垂直状态。标尺通过平面镜反射后,在望远镜中呈像。则望远镜可以通过平面镜观察到标尺的像。望远镜中十字线处在标尺上刻度为。当钢丝下降DL时,平面镜将转动q角。则望远镜中标尺的像也发生移动,十字线降落在标尺的刻度为处。由于平面镜转动q角,进入望远镜的光线旋转2q角。从图中看出望远镜中标尺刻度的变化。因为q角很小,由上图几何关系得:则:(2)由(1)(2)得:【实验内容及步骤】调杨氏模量测定仪底角螺钉,使工作台水平,要使夹头处于无障碍状态。放上光杠杆,T形架的两前足置于平台上的沟槽内,后足置于方框夹头的平面上。微调工作台使T形架的三足尖处于同一水平面上,并使反射镜面铅直。~。调节望远镜光轴与反射镜中心等高。调节对象为望远镜筒。初步找标尺的像:从望远镜筒外侧观察反射平面镜,看镜中是否有标尺的像。如果没有,则左右移动支架,同时观察平面镜,直到从中找到标尺的像。调节望远镜找标尺的像:先调节望远镜目镜,得到清晰的十字叉丝;再调节调焦手轮,使标尺成像在十字叉丝平面上。调节平面镜垂直于望远镜主光轴。记录望远镜中标尺的初始读数(不一定要零),,记录望远镜中标尺读数,,并分别记录望远镜中标尺读数,直到7块砝码加完为止,这是增量过程中的读数。,并记下减重时望远镜中标尺的读数。数据记录表格见后面数据记录部分。取下所有砝码,用卷尺测量平面镜与标尺之间的距离R,钢丝长度L,测量光杠杆常