实验6拉伸法测定金属的杨氏模量实验指导书.doc

、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺、千分尺、钢卷尺、:本实验利用钢丝在外力拉伸时产生形变,使得钢丝伸长。根据胡克定律,在钢丝弹性限度内,钢丝应力与应变成正比:。只要测出在一定受力状态下,钢丝伸长量ΔL就能求出钢丝杨氏模量了。:钢丝伸长量变化是一个微小量,用普通方法难以测量,必须使这个微小量放大后才能测量。本实验用光杠杆法放大微小量,放大方法如下图所示:从图1中我们可以看到,当钢丝拉力变化ΔF时长度变化为ΔL,此时刻度尺读数就变化了ΔN,而要读出ΔN是一件轻而易举事。我们知道:图1光杠杆放大原理图,;不难得出:,所以我们可以得到:。又因为F=Mg,。本实验不直接计算ΔF与ΔN,而是将实验中测到Ni与Fi直接代入最小二乘法公式中计算b及其不确定度,参看课本27页公式(9)、(10)与(12),令,之后再求出杨氏模量Y与它不确定度。注意此时。,必需做到能把原理与实际仪器状态相对应。学会如何把杨氏模量仪、光杠杆与尺读望远镜三者之间相对位置调整好。,而不是盲目地调节。首先杨氏模量平台要水平,就需调节水准仪气泡至中央。然后光杠杆后足与前足放置要能达到可以真实地反映钢丝长度变化,光杠杆镜面要垂直于杨氏模量平台。之后就是尺读望远镜调节了。尺读望远镜调节要达到几个目标:(a)(实际操作中以实验平台前端不超出地面标志线为准);(b)尺读望远镜要保持水平并与光杠杆镜面等高;(c)望远镜与它旁边刻度尺必须要相对于光杠杆镜面法线成互为对称关系;(d)望远镜里面必须能看到光杠杆整个镜面。只有这样,望远镜里面才可能看到刻度尺在镜中像。如果以上目标都达到了,那么只要调节物镜焦距就能看到刻度尺像了。当刻度尺像调节出来时难题便迎刃而解了。:(a)光杠杆及镜尺系统一经调好,中途不得再变动,注意不得碰动光杠杆及镜尺系统,否则所测数据无效。(b)加、减砝码要细心,须用手轻轻托住砝码托盘,不得碰动仪器;而且需待钢丝伸缩稳定后方可读数。(c)在测量钢丝伸长量过程中,不可中途停顿而改测其他物理量(如d、L、D等),否则若中途受到另外干扰,则钢丝伸长(或缩短)值将发生变化,导致误差增大。(a),依次测出加一个砝码时N′i及减一个砝码时Ni′;用最小二乘法计算其不确定度,即ub=Sb。(b)图2为调零状态。本实验要求置1kg砝码调零。(c)本实验借助望远镜叉丝来测量D如右图2所示:D=100=50(),而Δm=。注意:不在同一侧时读数为一正一负。(d)用卷尺测L,其Δm=;用游标卡尺测h,其Δm=;用千分尺测d,其Δm=。(e)数据记录表格参看表1。(f)测量要求:B1、B2、L、h各测一次即可,d共测六次(调零前1kg法码时,钢丝上、中、下各一次;所有其它实验数据测量结束后,重新置6kg法码时,钢丝上、中、下各一次),每加、减法码一次,记录一个对应N值。