大学普通物理实验报告模板(新调整).doc

“杨氏弹性模量的测定”实验报告一、实验名称杨氏弹性模量的测定二、实验目的 1 、掌握用光杠杆测量微小长度变化的方法,了解其应用; 2 、学习各种长度测量工具的使用方法与要求; 3 、学习用逐差法处理实验数据。三、实验仪器杨氏模量测定仪、望远镜、标尺架、光杠杆、标准砝码( 1kg )、钢卷尺、游标卡尺、螺旋测微计等。四、实验原理(含回答预习思考题) 一、杨氏弹性模量定义设细钢丝的原长为 L ,横截面积为 S ,沿长度方向施力 F 后,其长度改变 L?,则细钢丝上各点的应力为 F S ,应变为 L L ?。根据胡克定律,在弹性限度内有 F L E S L ?? ?(1) 则: FL E S L ??(2) 比例系数 E ,即为杨氏弹性模量。二、光杠杆光杠杆系统是由光杠杆与望远镜标尺架组成。设开始时, 三个尖足在同一水平面内, 光杠杆的平面镜竖直, 在望远镜中恰能看到望远镜处标尺刻度 0x 的像, 光杠杆平面镜到标尺的距离为 D ,光杠杆常数为 K 。当钢丝受力伸长时,光杠杆的力支点将绕横槽旋转而下降 L?,光杠杆转过一较小角度?,望远镜中将观察到标尺上 x 处的刻度,记 0i x x l ? ?。在?较小的情况下(即 L K ?)有 tg LK ? ??? ?(3) 和 tg2 2 lD ? ?? ?(4) 则有: 2 K L l D ? ?(5) 四、实验原理(含回答预习思考题) ?α?α?α?α△LK D x 0 x 1 X il M M’ S 光杠杆原理图因为实验中取 D K ,由上式可知,光杠杆的作用是将微小长度变化 L?放大为标尺上的位置变化 l ,通过较易准确测量的 K 、D 、l ,便可间接求得 L?。三、杨氏弹性模量的测量公式砝码拉力: F mg ?(6) 钢丝截面积: 214 S d ??(7) 将砝码拉力和钢丝截面积及 2 K L l D ? ??带入 FL E S L ??得到,测量杨氏模量的测量公式: 28 mgLD E d Kl ??(8) 五、实验内容 1、每增加( 减少) 一块法码时, 从望远镜中读出一个位置数据 X i′(X i″), 共测 10 次,毫米以下估读(数据列表) ,见表一; 2 、每读位置数据 X i′或X i″后,用螺旋测微器测量金属丝的直径 d i ;见表二. 3 、用米尺测量镜、尺距离 D 及金属丝的长度 L (单次测量); 金属丝的长度 L?; L cm ? ?;镜、尺距离 D?; D ? ?。 4 、用游标尺测量反射镜脚间垂直距离 K (单次测量)。反射镜脚间垂直距离 K?; K ? ?;重力加速度 2 s g?。实验操作与实验数据记录六、数据记录(设计实验数据记录表、实验数据请指导老师审核) 表一: i 负载 im?? kg 望远镜中叉丝的标尺坐标各负载时望远镜中读数增加量 0 i i l x x ? ?用逐差法计算每增加5砝码时望远镜中读数增加量 5 i i l l ??测量的(绝对误差) ??' 3 3 i