高中物理奧林匹克競(jìng)賽復(fù)賽實(shí)驗(yàn)考核課件實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量

實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．測(cè)定鋼絲的楊氏彈性模量。2．掌握用光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化和原理和方法。3．學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)。1/3/20251【實(shí)驗(yàn)裝置】實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20252【實(shí)驗(yàn)原理】一、楊氏彈性模量選用一粗細(xì)均勻的金屬絲，長(zhǎng)度為?L?，截面積為?S?，將其上端緊固，下懸質(zhì)量為?m?的砝碼。當(dāng)金屬絲受外力?F=mg?作用而發(fā)生形變?ΔL?時(shí)，金屬受外力作用發(fā)生形變而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力?F/S?，其應(yīng)變?yōu)棣/L?，根據(jù)虎克定律有，在彈性限度內(nèi)，物體的應(yīng)力?F/S?與產(chǎn)生的應(yīng)變成正比，即式中?E?為比例恒量。將上式改寫為

實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20253【實(shí)驗(yàn)原理】

二、光杠桿和鏡尺系統(tǒng)是測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的裝置光杠桿結(jié)構(gòu)如圖所示，它實(shí)際上是附有三個(gè)尖足的平面鏡。三個(gè)尖足的邊線為一等腰三角形。前兩足刀口與平面鏡在同一平面內(nèi)（平面鏡俯仰方位可調(diào)），后足在前兩足刀口的中垂線上。鏡尺系統(tǒng)由一把豎立的毫米刻度尺和在尺旁的一個(gè)望遠(yuǎn)鏡組成。鏡尺系統(tǒng)和光杠桿組成如圖所示的測(cè)量系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20254【實(shí)驗(yàn)原理】

二、光杠桿和鏡尺系統(tǒng)是測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的裝置

實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20255【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1．在鋼絲的下端懸一鉤碼和適量槽碼，使鋼絲伸直（這些重量不算在以后各次所加重量之內(nèi)）。2．安置好光杠桿，前足刀口置于固定平臺(tái)的溝內(nèi)，后足置于鋼絲下端附著的平臺(tái)上，并靠近鋼絲。3．使平面鏡?M?與平臺(tái)大致垂直，沿望遠(yuǎn)鏡筒上面的缺口和準(zhǔn)星觀察?M?，改變?M?的仰角使?M?中央出現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡紫色物鏡的像，再觀察望遠(yuǎn)鏡的目鏡，調(diào)節(jié)鏡筒下面的豎直旋紐，在目鏡中看到?M?的反射光束。調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡筒右側(cè)的聚焦旋紐，可看到支架的像，向右平移望遠(yuǎn)鏡，看到標(biāo)尺，再調(diào)聚焦旋紐，可清晰地看到標(biāo)尺刻度。調(diào)節(jié)目鏡旋紐，看到十字叉絲，記下水平叉絲對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)尺刻度?n0

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4．在鉤碼上逐次加槽碼?1.0?千克，每次待穩(wěn)定后記下望遠(yuǎn)鏡中相應(yīng)的讀數(shù)?ni

.槽碼加到?9?千克。實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20256【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】5．再從鉤上逐次取下?1.0?千克，直至取完所加槽碼，記下每次相應(yīng)的讀數(shù)?ni

.6．用鋼卷尺測(cè)量鋼絲原長(zhǎng)?L?和平面鏡到標(biāo)尺間的距離?D，各測(cè)量一次。7．從?G?上卸下光杠桿放在紙上，將后足在紙上壓出針孔，M?下面刀口壓出直線，由針孔對(duì)直線畫垂線，用米尺量出垂線距離?b，測(cè)量一次。8．測(cè)?L、D?和?b?的不確定度?0.05cm.9．測(cè)?F?的不確定度?0.01kg.10．用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量鋼絲直徑?d?，在不同部位測(cè)量十次。實(shí)驗(yàn)七金屬楊氏彈性模量的測(cè)量1/3/20257【預(yù)習(xí)思考題】1．根據(jù)光的反射定律，證明反射光線的方向不變時(shí)，平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角，則入射光線轉(zhuǎn)過角。2．根據(jù)光杠桿原理說明怎樣提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度，這種提高有沒有限度？3．本實(shí)驗(yàn)中，哪個(gè)量的測(cè)量不確定度及哪個(gè)實(shí)驗(yàn)條件對(duì)結(jié)果的影響最大