拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏彈性模量

1、標(biāo)簽:標(biāo)題篇一：用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏彈性模量實(shí)驗(yàn)報(bào)告示范實(shí)驗(yàn)名稱：用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏彈性模量一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)用拉伸法測(cè)定鋼絲的楊氏模量；掌握光杠桿法測(cè)量微小變化量的原理；學(xué)習(xí)用逐差法 處理數(shù)據(jù).二. 實(shí)驗(yàn)原理長(zhǎng)為1,截面積為S的金屬絲,在外力F的作用下伸長(zhǎng)了 ?1,稱Y?絲直徑為d,即截面積S?d2/4, 那么Y?F/S為楊氏模量(如圖1).設(shè)鋼?1/141F.?ld2伸長(zhǎng)量?1比擬小不易測(cè)準(zhǔn),因此,利用光杠桿放大原理,設(shè)計(jì)裝置去測(cè)伸長(zhǎng)量?1 (如圖2). 由幾何光學(xué)的原理可知,？1?SFILbb0(n?nO)?n,?Y?22L2L?db?n圖1圖2三. 主要儀器設(shè)備楊氏模量測(cè)定儀；光

2、杠桿；望遠(yuǎn)鏡及直尺；T分卡；游標(biāo)卡尺；米尺；待測(cè)鋼絲；眩碼： 水準(zhǔn)器等.四. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 調(diào)整楊氏模量測(cè)定儀2.測(cè)量鋼絲直徑3.調(diào)整光杠桿光學(xué)系統(tǒng)4.測(cè)量鋼絲負(fù)荷后的 伸長(zhǎng)量(1)眩碼盤上預(yù)加2個(gè)磁碼.記錄此時(shí)塑遠(yuǎn)鏡十字叉絲水平線對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的刻度值nO.& #39;''依次增加1個(gè)祛碼,記錄相應(yīng)的望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)111.,112, ?衛(wèi)7'''&幷39;''''(3)再加 1 個(gè)砥碼,但不必讀數(shù),待穩(wěn)定后, 逐個(gè)取下舷碼,記錄相應(yīng)的望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)

3、“7.6, 31,"0(4) 計(jì)算同一負(fù)荷下兩次標(biāo)尺讀數(shù)(ni'和 m'')的平均值'')/2.(5) 用隔項(xiàng)逐差法計(jì)算?m5. 用鋼卷尺單次測(cè)量標(biāo)尺到平面鏡距離L和鋼絲長(zhǎng)度；用壓腳印法單次測(cè)量光杠桿后足到 兩前足尖連線的垂直距離bo6. 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和不確定度評(píng)定,報(bào)道楊氏模量值.五. 數(shù)據(jù)記錄及處理1.屢次測(cè)量鋼絲直徑d表1用T分卡測(cè)量鋼絲直徑d (儀器誤差取0.00411U11)鋼絲直徑d的：A類不確定度uA(d)?112(d?)?(di?)2/n?l) ?in(n?l)n?0.278?10?4/(

4、69l)?0.0024 millB類不確定度uE(d)?0.0040.0023nmi總不確定度uC(d)?22uA(d)?uB(d)?0.0034 nun相對(duì)不確定度ur(d)?uC(d)00034?0.48% 0.710 測(cè)量結(jié)果？?d?(0.710?0.004)mm?ur(d)?0.48%2. 單次測(cè)量：用米尺單次測(cè)量鋼絲長(zhǎng)1、平面鏡與標(biāo)尺間距L,用游標(biāo)卡尺測(cè)量光杠桿長(zhǎng)b (都取最小刻度作為儀器誤差,單次測(cè)量把E類不確定度當(dāng)作總不確定度處理)表2鋼絲長(zhǎng)1、平面鏡與標(biāo)尺間距L、測(cè)量光杠桿長(zhǎng)b單位：nun(計(jì)算方法：不確定度=儀器誤差/)3. 光杠桿法測(cè)量鋼絲微小伸長(zhǎng)量“儀器誤差,即 u(?n

5、)?0.02/?0.012iniu)4. 計(jì)算楊氏模量并進(jìn)行不確定度評(píng)定8F1L町得鋼絲的楊氏模量的：?d2bn8FlL8?4.00?9.8?663.0? 10?3?907.5? 1073112.123710 近真值 Y9=(N/m2) ?2?32?3?2?db?n3.14?0.710?10?75.86?10?0.74?10由表1、表2、表3所得數(shù)據(jù)代入公式Y(jié).相對(duì)不確定度 ur(Y)?ur(l)2?ur(L)2?2ui(d)2?ur(b)2?ur(?ii)2?0.000872?0.000642?(2?0.0048)2?0.00016270.0016270.98%總不確定度 uC(Y)?ur(

6、Y)?YP21"0(N/m2)11?Y?(2.12?0.21)?10UN/ni2測(cè)量結(jié)果？?ur(Y)?0.98%篇二：拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏彈性模量用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏彈性模量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用光杠桿法測(cè)量楊氏彈性模量；2掌握光杠桿法測(cè)量微小伸長(zhǎng)量的原理；3.學(xué)會(huì)用 逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；4. 學(xué)會(huì)不確定的計(jì)算方法,結(jié)果的正確表達(dá)；5.學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的正確書寫.二、實(shí)驗(yàn)儀器 楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器三、實(shí)驗(yàn)原理在外力作用下,固體所發(fā)生的形狀變化成為形變.它可分為彈性形變和塑性形變兩種.本實(shí)驗(yàn)中,只研究金屬絲彈性形變,為此,應(yīng)當(dāng)限制外力的大小,以保證外力去掉后,物

7、體能 恢復(fù)原狀.最簡(jiǎn)單的形變是金屬絲受到外力后的伸長(zhǎng)和縮短.金屬絲長(zhǎng)L,截面積為S,沿長(zhǎng)度方向 施力F后,物體的伸長(zhǎng)?L,那么在金屬絲的彈性限度內(nèi),有這樣的公式：FE?L在這里我們把E稱為楊氏彈性模量.如下列圖：?L?tg9?x?x?L?n (?n?ii2?n0)?2D°n?2?D?FF12?d8FLDE?Lx?d2x?n?nLL四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.(1)儀器調(diào)整.1. 楊氏彈性模量測(cè)定儀底座調(diào)節(jié)水平；2.平面鏡鏡面放置與測(cè)定儀平面垂直；3. 將望遠(yuǎn)鏡放置在平面鏡正前方1.5-2.0m左右位置上；4. 粗調(diào)望遠(yuǎn)鏡：將鏡面中央、標(biāo)尺零點(diǎn)、望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到等高,望遠(yuǎn)鏡上的缺II、準(zhǔn)星對(duì)準(zhǔn)平面鏡中央

8、,并能在望遠(yuǎn)鏡上方看到尺子的像：5. 細(xì)調(diào)塑遠(yuǎn)鏡：調(diào)節(jié)目鏡焦距能清楚的看到叉絲,并先調(diào)節(jié)物鏡焦距找到平面鏡,然后繼續(xù)調(diào)節(jié)物鏡焦距并能看到尺子清楚的像；6.110 -般要求調(diào)節(jié)到零刻度.(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)量.1、計(jì)下無掛物時(shí)刻度尺的讀數(shù)"0；2、依次掛上1kg的舷碼,七次,計(jì)下nl,n2,n34,115,n6,n7；3、依次取卞lkg的祛碼,七次,計(jì)F nl,ii2,113,n4,n5,n6.n7：4、用米尺測(cè)量出金屬絲的長(zhǎng)度L (兩卡【I之間的金屬絲)、鏡面到尺子的距離D；5、用游標(biāo)卡尺測(cè)量出光杠桿X、用螺旋測(cè)微器測(cè)量出金屬絲直徑d° (3)數(shù)據(jù)處理.1、實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí),屢次測(cè)量的算

9、術(shù)平均值最接近于真值.但是簡(jiǎn)單的求一下平均還是不能達(dá) 到最好的效果,我們多采用逐差法來處理這些數(shù)據(jù).2、逐差法采用隔項(xiàng)逐差：'''''& #39;'9?(n4?n0)?(n5?nl)?(n6?n2)?(n7?n3)43、上式中的?為增重4kg的金屬絲的伸長(zhǎng)量. 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理金屬絲伸長(zhǎng)量：A.(A4?A0)?(A59Al)?(A6?A2)?(A7?A3)? 1.82cm4Sn9?ai?1241?A?24?12?0.02cm9A9Sn? ?儀 90.05cm金屬絲直徑：？dl?d2?d3

10、?d4?d5?d6?0.600iiuii6Sn9?di?1261?26?12?0.002iniiiSn?儀?0.005nmi (i為下表中第5列數(shù)據(jù))8FLD8°4.000?9.80?68.20?10?2?150.20?10?2E?2?2.04?10UN/m2?32?3?2?dx?A3.147(0.600? 10)776.60? 10? 1.82? 109?99?L9r>9D999d999X99?9?9?9?9?9299r>99ELDd?A9?9x?112.04710? 112=0.13?10N/m2注：E072.000-2.100 ?1011N/m22222百分差：E?

11、E02.04?1011?2.100,710112.04?1011?2.000?1011?E? 100%? 100%?3%2% 1111E02.100?102.000?10六、實(shí)驗(yàn)考前須知及誤差分析.1考前須知：1光杠桿、望遠(yuǎn)鏡和標(biāo)尺所構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)節(jié)好后,在實(shí)驗(yàn)過程中就不可在移動(dòng), 否那么,所測(cè)的數(shù)據(jù)將不標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)又要重新開始；2.不準(zhǔn)用手觸摸目鏡、物鏡、平面反射 鏡等光學(xué)鏡外表,更不準(zhǔn)用手、布?jí)K或任意紙片擦拭鏡面；2誤差分析：1. 實(shí)驗(yàn)測(cè)數(shù)據(jù)前沒有事先放上去一個(gè)2kg磁碼,將金屬絲拉直,作為一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；2、用 游標(biāo)卡尺在紙上測(cè)量x值和螺旋測(cè)微器測(cè)量讀數(shù)時(shí)易產(chǎn)生誤差；3、測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度時(shí)

12、沒有找準(zhǔn)卡口；4、米尺使用時(shí)常常沒有拉直,且應(yīng)該注意水平測(cè)量D,鉛垂測(cè)量L； 5、在加減磁碼是應(yīng) 該注意輕放,防止搖晃.篇三：用拉伸法測(cè)鋼絲楊氏模量一一實(shí)驗(yàn)報(bào)告用拉伸法測(cè)鋼絲楊氏模量一一實(shí)驗(yàn)報(bào)告楊氏彈性模量測(cè)定儀：光杠桿；望遠(yuǎn)鏡及直尺；千分尺；游標(biāo)卡尺：米尺；待測(cè)鋼絲：舷碼 等.【實(shí)驗(yàn)原理】1楊氏彈性模量Y是材料在彈性限度內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變的比值,即楊氏彈性模量反映了材料的剛度,是度量物體在彈性范圍內(nèi)受力時(shí)形變大小的因素之一, 是表征材料機(jī)械特性的物理量之一.2. 光杠桿原理伸長(zhǎng)量A1比擬小,不易測(cè)準(zhǔn),本實(shí)驗(yàn)利用了光杠桿的放人原理對(duì)進(jìn)行測(cè)量. 利用 光杠桿裝置后,楊氏彈性模量Y可表示為：式中,F是鋼

13、絲所受的力,1是鋼絲的長(zhǎng)度,L是鏡面到標(biāo)尺間的距離,d是鋼絲的直徑,b是光杠桿后足到兩前足尖連線的垂直距離,An是望遠(yuǎn)鏡中觀察到的標(biāo)尺刻度值的變化 量.3. 隔項(xiàng)逐差法隔項(xiàng)逐差法為了保持屢次測(cè)量?jī)?yōu)越性而采用的數(shù)據(jù)處理方法.使每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)在平均值內(nèi) 都起到作用.本實(shí)驗(yàn)將測(cè)量數(shù)據(jù)分為兩組,每組4個(gè),將兩組對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)相減獲得4個(gè)An, 再將它們平均,由此求得的是F增加4千克力時(shí)望遠(yuǎn)鏡讀數(shù)的平均差值.【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 調(diào)整好楊氏模量測(cè)量?jī)x,將光杠桿后足尖放在夾緊鋼絲的夾具的小圓平臺(tái)上,以保證鋼 絲因受力伸長(zhǎng)時(shí),光杠桿平面鏡傾斜.2. 調(diào)整望遠(yuǎn)鏡.調(diào)節(jié)目鏡,使叉絲位于目鏡的焦平面上,此時(shí)能看到清楚的叉絲

14、像：調(diào)整 望遠(yuǎn)鏡上下、左右、前后及物鏡焦距,直到在望遠(yuǎn)鏡中能看到清楚的直尺像.3. 在鋼絲下加兩個(gè)砥碼,以使鋼絲拉直.記下此時(shí)望遠(yuǎn)鏡中觀察到的直尺刻度值,此即為 nO值.逐個(gè)加祛碼,每加1個(gè),記下相應(yīng)的直尺刻度值,直到n7,此時(shí)鋼絲下已懸掛9個(gè) 祛碼,再加1個(gè)祛碼,但不記數(shù)據(jù),然后去掉這個(gè)祛碼,記下望遠(yuǎn)鏡中直尺刻度值,此為 n7',逐個(gè)減舷碼,每減1個(gè),記下相應(yīng)的直尺刻度值,直到nO'.4. 用米尺測(cè)量平面鏡到直尺的距離L：將光杠桿三足印在紙上,用游標(biāo)卡尺測(cè)出b；用米 尺測(cè)量鋼絲長(zhǎng)度1；用T分尺在鋼絲的上、中、下三部位測(cè)量鋼絲的直徑d,每部位縱、橫 各測(cè)一次.5. 測(cè)量完畢,整理各量具和器具.【數(shù)據(jù)記錄和處理】提示：標(biāo)尺的平均差值A(chǔ)n是力F=4千克力時(shí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺變化值,F取40牛頓.把E類不 確定度當(dāng)作總不確定度,并取儀=0.1/5=0.2mm,那么u (An) =0.12mm.度?0?23. 鋼絲直徑d的測(cè)量.設(shè),那么A類不確定度E類不確定；總不確定度所以,相對(duì)不確定度4