用拉伸法测量金属丝杨氏模量.ppt

用拉伸法测量金属丝杨氏模量
教学目标
实验原理
仪器设备
实验内容
数据处理
注意事项
思考题
教学目标
1 通过实验掌握杨氏模量的物理概念及测量方法(静力学拉伸法)
2 掌握用光杠杆法测量微小长度的原理和方法
3 学会用逐差法和作图法处理实验数据
4 了解、学习从诸多测量中分析实验结果的主要误差来源
实验原理
在外力作用下,固体所发生的形状变化称为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中,只研究金属丝弹性形变,为此,应当控制外力的大小,以保证外力去掉后,物体能恢复原状。
最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长L,截面积为,沿长度方向施力后,物体的伸长,则在金属丝的弹性限度内,定义
1 杨氏模量的概念
为材料杨氏弹性模量。
杨氏模量是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质,是物体变形难易程度的表征。
光杠杆法
光杠杆镜尺法是一种利用光学原理把微小长度的变化加以放大后,再进行测量的方法。
由于
, 角很小,上两式可近似为:
这样就可把微小的长度改变量ΔL , 用可观的变化量ΔA表示,为保证大的放大倍数,实验时应有较大的D()和较小的 x()。
砝码的拉力:
钢丝的截面积:
带入杨氏模量的定义公式,可得:
仪器设备


(1)外观对准——调节光杠杆与望远镜、标尺中部在同一高度上。
(2)镜外找像——缺口、准星、。
(3)镜内找像——先调节目镜使叉丝清晰,再调节调焦钮看清标尺像,直到无视差为准。
(4)细调对零——或对准标尺像零刻线附近的任一刻度线,并记录读数A0 。
:采用等增量测量法。
(1)将依次增减砝码的读数记入表格中。
(2)将相关长度量L、D、x、d等的测量数据记入表格。
实验内容
数据处理
逐差法计算
每隔4项相减,得到相当于每次加4个砝码的四次测量数据,然后取平均值计算——逐差法。
计算杨氏模量Y,及不确定度
在一定的实验条件下,k为常数。因此可作
图,求出斜率k,再计算杨氏模量:
作图法
注意事项
,勿使砝码托摆动。否则将会导致光杠杆后足尖发生移动。并在每次增减砝码后,等金属丝完全不晃动时才能读数.
,不能碰动各仪器。增加砝码时应将砝码缺口交叉放置。(为什么?)
,如果不按比例增减,应分析原因后重新测量。
,应先检查零点读数,并记录零点误差。要求对不同位置处测6次。