大学物理实验用伸长法测定金属丝的杨氏模量.docx

Prepared on 22 November 2020
大学物理实验用伸长法测定金属丝的杨氏模量
实验九 用伸长法测定金属丝的杨氏模量
（以及对该实验改进方案的模型元件图）
【实验目的】

由此可得到
即 （2）
所以望远镜中标尺读数的变化n比钢丝伸长量L大得多，放大了2D/b倍。钢丝的截面积
（d为钢丝的直径）
将（2）代入（1）中，最后得到：
（3）
实验装置如图3所示。
【实验步骤】
1．选取适当的仪器，测量L、D、d和b值。
测b时，将光杠杆放于平整的纸上印出刀口和后足尖的印迹，在纸上测出后足尖到刀口线的垂直距离即为b。
2．调节杨氏模量测定仪和尺读望远镜
(1) 用实验室准备的水平仪放置在平台上，调节支架底脚螺丝，确保平台水平。调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。
F
G
E
C
B
D
A
J
H
I
K
图3 杨氏模量测定仪原理图
光杠杆
A：钢丝悬挂端
B：钢丝
C：光杠杆
D：凹槽
E：钢丝夹紧端
F：砝码
G：支架底角螺丝
H：尺读望远镜
I：目镜
J：物镜
K：标尺
(2) 测量钢丝长度，应注意两端点的位置，上端起于夹钢丝的两个半圆柱的下表面，下端止于管制器的下表面。
(3) 将光杠杆放置于平台上，旋松固定螺丝移动杠杆使其前两锥形足尖(或刀口)放入平台的沟槽内，后锥形足尖放在管制器的槽内，再旋紧螺丝。之后再调节平面镜的仰角使镜面垂直，即光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合，按先粗调后细调的原则，使其能将标尺上的刻度反射到望远镜里，利用望远镜上的准星瞄准光杠杆平面镜中的标尺像。
(4) 调节望远镜目镜看清叉丝，再调聚焦旋钮可以找到标尺，如果没找到标尺请不要过急调聚焦旋钮，重新瞄准光杠杆平面镜中的标尺像，重复以上调试。要注意：使标尺的像消除视差(即眼睛上下移动时，所看到的竖尺刻度像和叉丝之间应没有相对变动)。
(5) 光杠杆、望远镜、标尺调整好以后，整个实验中防止位置变动。加减砝码要轻放轻取避免晃动、倾斜，使钢丝与管制器之间发生摩擦，待钢丝静止后(约2分钟左右)再读数。
(6) 观测标尺时眼睛正对望远镜，不得忽高忽低引起视差。
3．关于Y的测量：
(1) 挂好金属丝后，加上砝码托及1～2㎏砝码，将线拉直。
(2) 安装尺度望远镜并调节好，从望远镜中的水平丝，读出直尺的数值为n0。
(3) 逐次增加一定质量的砝码，相应的望远镜读数为n1、n2、n3、…，至少加6次砝码。
(4) Y值的计算（用逐差法）
【数据处理】
1. 金属丝的原长L =45cm 光杠杆常数 b = D =
2. 表2 测钢丝直径数据表
序号
1
2
3
平均值
直径d/mm
3. 表3 记录加