用拉伸法測量金屬絲的楊氏模量

1、G用誡/ F說大學(xué)物理實驗報告實驗名稱姓名學(xué)號實驗類型（驗證性、綜合性）指導(dǎo)教師上課時間年月日又因捲- Xq二D，則消去：，則b D實驗名稱：用拉伸法測量金屬絲的楊氏模量實驗時間：小組成員：實驗地點：實驗?zāi)康模? 學(xué)會用拉伸法測金屬絲的楊氏模量。2 掌握用光杠桿法測量微小長度的變化。3 學(xué)會用逐差法處理數(shù)據(jù)。儀器、設(shè)備和材料：楊氏模量測定儀、光杠桿、尺讀望遠(yuǎn)鏡、游標(biāo)卡尺、螺旋測微計及米尺等實驗原理：固體材料的楊氏模量一根細(xì)而長的均勻棒狀固體，只受軸向外力的作用，可以認(rèn)為該物體只產(chǎn)生軸向 形變。設(shè)棒狀固體的長度為 L,橫截面積為S，軸向力F作用時，長度伸長量為L ,在彈性限度內(nèi)，應(yīng)力 F/S和應(yīng)

2、變'L/L成正比（胡克定律），即S L我們對上式整理可以得到F/SY =AL/ L可見，只要測出F、S、L、丄，就會得到楊氏模量丫值。F、S、L各量可 用一般的測量儀器測得，而L通常很小，用一般儀器和方法測量較為困難，本實驗采用光杠桿法測量Lo.利用光杠桿法測量微小長度變化量光杠桿由平面全反射鏡、主杠支腳和刀口組成，鏡面傾角及主杠尖腳到刀口間距離均可調(diào)。測量微小長度變化量原理。實驗中如果光杠桿的支架刀刃固定，而后足的支撐點由于外力作用而改變了L的微小高度，則光杠桿就會改變一個角度，使鏡面A到達(dá)A'的位置，平面鏡法線也將轉(zhuǎn)過角度。據(jù)反射定律，反射線轉(zhuǎn)過角度。此時在望遠(yuǎn)鏡中觀察到的

3、標(biāo)尺 B的刻度變到了 x1的位置。D因 丸很小，且b, 亦很小，故有 丄/b二ta n可見，利用光杠桿裝置測量微小變化量的實質(zhì)是：將微小長度的變化量：L經(jīng)光杠桿裝置轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〗嵌鹊淖兓?，再?jīng)尺讀望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)變?yōu)榭潭瘸呱陷^大范圍的讀數(shù)變化量 x，通過測量 x，實現(xiàn)對微小長度變化量.丄的計量。2命 nd28DFL將S二 和上式聯(lián)立有：Y 24兀 d bAx式中d為金屬絲的直徑。實驗內(nèi)容1 .儀器調(diào)節(jié)(1) 、調(diào)整楊氏模量儀下部三顆水平調(diào)整螺釘使立柱鉛直；(2) 、將光杠桿按要求放在平臺 G上，目視檢查其主杠是否水平，如不水平，可上下移動夾具，待主杠水平后旋緊夾具，并檢查E能否在平臺圓孔內(nèi)上下自由移動，

4、調(diào)整光杠桿平面鏡使鏡面位于鉛直面內(nèi)；(3) 、在金屬絲下端鉤碼上掛初始砝碼(又稱本底砝碼，)，拉直金屬絲；(4) 、在光杠桿平面鏡前 1.52 m處放置尺讀望遠(yuǎn)鏡，調(diào)整望遠(yuǎn)鏡使其和光杠桿 等高、刻度尺面與平面鏡鏡面平行；(5) 、調(diào)節(jié)目鏡看清十字叉絲，調(diào)整望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪看清刻度尺中間讀數(shù)；2 .測量(1) 、記錄十字叉絲處刻度尺讀數(shù)X。；(2) 、依次在砝碼鉤上、加掛砝碼，(每次1 kg)，待砝碼靜止后，記下相應(yīng)十字叉絲處讀數(shù)x (i=1, 2,8)；依次減少砝碼(每次1kg)，待砝碼穩(wěn)定后，記下十字叉絲處相應(yīng)讀數(shù)xi ( i=8,7,，1)，將以上數(shù)據(jù)記人表中；(3) 、用米尺測量金屬絲長度

5、L ,光杠桿平面鏡到標(biāo)尺的距離D (單次測量)；(4) 、用螺旋測微計測量金屬絲直徑d (不同處測量5次)；(5) 、取下光杠桿，將刀口及光杠桿尖腳印在紙上，用游標(biāo)卡尺測量光杠桿尖腳 至刀口間距離b(單次)； 數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)處理金屬絲的直徑d儀器： 螺旋測計計 :微器二 mm測量序數(shù)12345平均值d / mm標(biāo)準(zhǔn)差s(d ) / mm直徑測量不確定度：uA(d) =1.44s(d) =mm , uB=0.683,微器= mmu(d)二.uA(d)2 uB(d)2 = mm金屬絲直徑：d二d _u(d)=(土 ) mm光杠桿讀數(shù)數(shù)據(jù)表儀器：尺度望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺 厶尺二 mm ,砝碼質(zhì)量m= kg ,

6、(表格單位：mm)項目數(shù)增加砝碼平均值XiX6X7讀數(shù)逐差減少 砝碼平均讀數(shù)計算 XXj .4X XX - XXj 4 XXiX5- X1X8 一 x標(biāo)準(zhǔn)差乏(ixdX)4(4_1)X不確定度：uA( ：x)=1.20 ( X) = m , uB( x) =0.683 尺=mmu(二x) - uA( x)2 uB( x)2 二 mm微小伸長量：X= X- uC x)=(士 )mm測量量金屬絲長度L平面鏡到標(biāo)尺距離D光杠桿腳前后距離b讀數(shù)/mm單次測量量數(shù)據(jù)表 米尺；丄米尺二mm其中 u(L)二u(D) =u(b) Y米尺金屬絲長度：L二L二u(L)-(平面鏡到標(biāo)尺距離：D = D _u(D)=(b =b u(b)(光杠桿前后腳間距路:(實驗室給出)砝碼的質(zhì)量：m(4、楊氏模量的計算一 -8FDL 8mgDL楊氏模量的測量值：Y 2 -)mm土 )mm)mm)kg d2b x d b x不確N/mnn =N/mu(Y)u(n) 2 u(b)2 u(L)2 u(D)u( x)2 u(d)2()()()()( )(2)二Y m b L D x d不確定度：u(Y) = ( Y)Y