大學物理實驗系列-用拉伸法測定鋼絲的楊氏講義

1、用拉伸法測定鋼絲的楊氏模量物理實驗中心1目 錄一. 實 驗 目 的二. 實 驗 原 理三. 注 意 事 項四. 實 驗 內(nèi) 容五. 數(shù) 據(jù) 處 理2實 驗 目 的了解楊氏模量的物理概念，掌握其測量原理和方法。學會用光杠桿測量微小伸長量的方法。3一.胡克定律 在外力作用下，固體所發(fā)生的形狀變化稱為形變。形變可分為：彈性形變：外力撤除后，物體能完全恢復原狀的形變。 范氏形變：外力較大，撤除后物體不能完全恢復原狀，而留下剩余形變。 本實驗只研究彈性形變。最簡單的彈性形變是棒狀物體受外力后的拉長和縮短。 設物體的原長為L，橫截面積為S，當在長度方向施加外力F時，其伸長(或縮短) L 。 按照胡克定律，

2、在彈性限度內(nèi)，物體的協(xié)強(F/S)與協(xié)變(L/L)成正比。實 驗 原 理4二.楊氏模量 條形物體（如鋼絲）沿縱向的彈性模量叫楊氏模量。 測量楊氏模量的方法有：拉伸法、梁的彎曲法、振動法、內(nèi)耗法等等，本實驗采用拉伸法測定楊氏模量。比例系數(shù) 稱為楊氏模量。 它是表征材料性質(zhì)的一個物理量，僅與材料的結構、化學成分及其加工制造方法有關。5三.光杠桿裝置及放大原理 小平面鏡M連同直尺、望遠鏡共同構成光杠桿裝置，它可把微小長度變化放大。 n0為M法線方向水平時，望遠鏡中看到的直尺上的相應刻度。(n0)(n1)RMMbLDaaaaCC n1為當鋼絲因懸掛重物而下降L，導致M的法線方向改變角時，從望遠鏡中看到

3、的直尺上的相應刻度。b 平面鏡M后一個支點到前兩個支點的距離 R鏡面到尺面的距離 因為角很小，故有： 則有：最后得：本實驗的放大倍數(shù):幾十倍,R為1至2米;b為5至8厘米.6則：又：令：由前實驗裝置分析：7實 驗 內(nèi) 容1.調(diào)整楊氏彈性模量儀的支架底角螺旋H，使支架鉛直（由支架的鉛錘或水平氣泡來確定），然后加重2千克（不記入作用力F內(nèi)）將鋼絲拉直，測量鋼絲長度L。2.調(diào)節(jié)光杠桿裝置。 （1）粗調(diào) （2）細調(diào) 3.記下開始時望遠鏡中標尺的讀數(shù) ，然后每增加500g砝碼記錄一次標尺讀數(shù)，則標尺讀數(shù)依次為 ， ，- ， ，直到增加了5000g為止。 4.依次減少砝碼，每次減500g ，分別記錄各次所對應的標尺讀數(shù) ， ，直到 。5.在不同位置對鋼絲直徑D測6次，并測量標尺到鏡面的距離R及光杠桿后支點到前兩個支點的垂直距離b。8注 意 事 項 充分重視光杠桿的粗調(diào)。 增減砝碼時要輕放輕取，以防沖擊和擺動，應等標尺穩(wěn)定后才可讀數(shù)。標尺讀數(shù)若在