2021年杨氏模量光杆试验汇报.docx

杨氏模量光杆试验汇报

篇一：杨氏模量试验汇报
　　一、实 验 目 的
　　
　　二、实 验 原 理
　　物体在外力作用下或多或少全部要发生形变，当形变不超出某一程度时，撤走外力以后形变能随之消失，这种形变叫弹性形变，发生弹性形变时物体内部将产生恢复原状的内应力。
　　设有一截面为S，长度为l的均匀棒状（或线状）材料，受拉力F拉伸时，伸长了?，其单位面积截
　　?F
　　面所受到的拉力称为胁强，而单位长度的伸长量称为胁变。依据胡克定律，在弹性形变范围内，棒
　　Sl状（或线状）固体胁变和它所受的胁强成正比：
　　F?
　　?E Sl
　　其百分比系数E取决于固体材料的性质，反应了材料形变和内应
　　力之间的关系，称为杨氏弹性模量。
　　A
　　E?
　　4Fl
　　（1） ?d2?
　　上图是光杠杆镜测微小长度改变量的原理图。左侧曲尺状物为光杠杆镜，M是反射镜，d1为光杠杆镜短臂的杆长，d2为
　　图 光杠杆原理
　　光杆杆平面镜到尺的距离，当加减砝码时，b边的另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而改变了M镜法线的
　　方向，使得钢丝原长为l时，从一个调整好的在图右侧的望远镜看M镜中标尺像的读数为A0；而钢丝受
　　力伸长后，光杠杆镜的位置变为虚线所表示，此时从望远镜上看到的标尺像的读数变为Ai。这么，钢丝的微小伸长量?，对应光杠杆镜的角度改变量?，而对应的光杠杆镜中标尺读数改变则为ΔA。由光路可逆能够得悉，?A对光杠杆镜的张角应为2?。从图中用几何方法能够得出：
　　tg????
　　?
　　d1
　　(2)
　　tg2??2??
　　?A
　　(3) d2
　　将（2）式和(3)式联列后得：
　　d1
　　?A(4) 2d2
　　8mgld2
　　因此：E?， 2
　　?d?Ad18gld2
　　故：E?
　　?d2Kd1
　　??
　　这种测量方法被称为放大法。因为该方法含有性能稳定、精度高，而且是线性放大等优点，因此在设计各类测试仪器中有着广泛的应用。
　　三、 实 验 仪 器
　　杨氏模量仪；光杆杆；螺旋测微器；游标尺；钢卷尺和米尺；望远镜（附标尺）。
　　四、实 验 内 容
　　，调整杨氏模量仪底盘下面的3个底脚螺丝，同时观察放在平台上的水准尺，直至中间平台处于水平状态为止。
　　。将光杆镜放在平台上，两前脚放在平台横槽内，后脚放在固定钢丝下端圆柱形套管上（注意一定要放在金属套管的边上，不能放在缺口的位置），并使光杠杆镜镜面基础垂直或稍有俯
　　角，图所表示。
　　。将望远镜置于距光杆镜2m左右处，松开望远镜固定螺钉，上下移动使得望远镜和光杠杆镜的镜面基础等高。从望远镜筒上方沿镜筒轴线瞄准光杠杆镜面，移动望远镜固定架位置，直至能够看到光杠杆镜中标尺的像。然后再从目镜观察，先调整目镜使十字叉丝清楚，最终缓缓旋转调焦手轮，使物镜在镜筒内伸缩，直至从望远镜里能够看到清楚的标尺刻度为止。
　　。以钢丝下挂2kg砝码时的读数作为开始拉伸的基数n0，然后每加上1kg砝码，读取一次数据, 这么依次能够得到n 0，n 1，n 2，n 3，n 4，n 5，n 6，n 7, 这是钢丝拉伸过程中的读数改变。紧接着再每次撤掉1kg砝码，读取一次数据，依次得到n 0’，n 1’，n 2’，n 3’，n 4’，n 5’，这是钢丝收缩过程中的读数改变。
　　注意：加、减砝码时，应轻放轻拿，避免钢丝产生较大幅度振动。加（或减）砝码后，钢丝会有一个伸缩的微振动，要等钢丝渐趋平稳后再读数。
　　。把光杠杆镜的三只脚在白纸上压出凹痕，用尺画出两前脚的连线，再用游标卡尺量出后脚到该连线的垂直距离
　　。用螺旋测微计在钢丝的不一样部位测5次，取其平均值。测量时每次全部要注意记下数据，螺旋测微计的零位误差。
　　。用钢卷尺量出光杠杆镜镜面到望远镜附标尺的距离，测量5次。
　　，测量5次。
　　五、数 据 统计和处理
　　（表1）。
　　（表2）。
　　六、试验总结,误差较大原因分析。
　　1、学会用对称测量法消除系统误差。 2、学会用逐差法消除误差。
　　3、对于形变量较小的物体，能够使用光学仪器使之线性放大。
　　4、因为测量金属丝长度L、D、b的次数较少造成最终结果误差较大。