大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)《楊氏模量的測(cè)量》

楊氏模量的測(cè)量,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),內(nèi) 容,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用伸長(zhǎng)法測(cè)量金屬絲楊氏模量的方法理解光杠桿測(cè)量長(zhǎng)度微小變化的原理學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的不確定度分析,實(shí)驗(yàn)儀器,楊氏模量測(cè)定儀螺旋測(cè)微計(jì)游標(biāo)卡尺米尺砝碼待測(cè)金屬絲,實(shí)驗(yàn)原理,1、楊氏模量的物理意義：描述材料抵抗形變能力的物理量，該值越大，材料越不容易變形。,式中S 為金屬絲橫截面積：,L為金屬絲的長(zhǎng)度, L為其受拉力F后的伸長(zhǎng)量,楊式模量定義為：,實(shí)驗(yàn)原理,金屬絲橫截面積S ：,楊式模量定義為：,式中金屬絲原長(zhǎng)L可由米尺測(cè)量， 鋼絲直徑d可用螺旋測(cè)微儀測(cè)量，外力F可由實(shí)驗(yàn)中鋼絲下面懸掛的砝碼的重力給出，而L是一個(gè)微小長(zhǎng)度變化量，本實(shí)驗(yàn)利用光杠桿的光學(xué)放大作用實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬絲微小伸長(zhǎng)量L 的間接測(cè)量。,d為細(xì)鐵絲的直徑,實(shí)驗(yàn)原理,2、光杠桿測(cè)量長(zhǎng)度的微小變化：,楊氏模量測(cè)定儀：核心部件是光杠桿系統(tǒng)（由光杠桿鏡架與望遠(yuǎn)鏡組成）。,1-金屬絲 2-光杠桿 3-平臺(tái) 4-掛鉤 5-砝碼 6-三角底座 7-標(biāo)尺 8-望遠(yuǎn)鏡,楊氏模量?jī)x示意圖,光杠桿常數(shù) b,光杠桿原理,光杠桿放大原理圖,光杠桿放大原理圖,光杠桿放大原理圖, 叫光杠桿放大率,光杠桿的作用在于將微小的伸長(zhǎng)量L放大為豎尺上的位移l。,l 叫L 的光杠桿放大量,尺讀望遠(yuǎn)鏡組：,測(cè)量時(shí)，望遠(yuǎn)鏡水平地對(duì)準(zhǔn)光杠桿鏡架上的平面反射鏡，經(jīng)光杠桿平面鏡反射的標(biāo)尺虛象又成實(shí)象于分劃板上，從兩條視距線上可讀出標(biāo)尺像上的讀數(shù)。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,1、調(diào)節(jié)儀器：,調(diào)節(jié)光杠桿和望遠(yuǎn)鏡：,（1）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡水平,光杠桿平面鏡豎直,（2）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡與光杠桿平面鏡高度相同,（3）沿望遠(yuǎn)鏡外側(cè)邊沿上方使凹口、瞄準(zhǔn)星、 平面鏡在同一直線上，左、右移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡 在鏡子里找到豎直尺的像;若找不到,可 微調(diào)鏡子的角度,直到找到為止。,（4）旋動(dòng)望遠(yuǎn)鏡目鏡,使十字叉絲清晰;再旋 動(dòng)聚焦手輪,直到看清豎直尺的像。,逐次加360g砝碼，在望遠(yuǎn)鏡中讀計(jì)對(duì)應(yīng)標(biāo)尺的位置，共7次；然后將所加砝碼逐次去掉（每次減360g），并讀取相應(yīng)讀數(shù)。,2、觀察金屬絲伸長(zhǎng)變化,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,(2)在鋼絲上選不同部位用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量d,3、測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度L、平面鏡與豎尺之間的距離D，金屬絲直徑d，光杠桿常數(shù)b。,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟,(1)用鋼卷尺測(cè)量L和D,(3)取下光杠桿在展開的白紙上同時(shí)按下三個(gè)尖腳的位置，用直尺作出光杠桿后腳尖到前兩尖腳連線的垂線，用游標(biāo)卡尺測(cè)出b,注意事項(xiàng),1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)好后，一旦開始測(cè)量ri，在實(shí)驗(yàn)過程中不能對(duì)系統(tǒng)的任何一部分進(jìn)行調(diào)整，否則，所有數(shù)據(jù)將重新再測(cè)。,2、加減砝碼時(shí)要輕拿輕放，系統(tǒng)穩(wěn)定后才能讀取刻度尺，讀數(shù)過程中不要按壓桌面。,3、光杠桿后腳尖不能接觸鋼絲。,數(shù)據(jù)記錄和處理,1、金屬絲原長(zhǎng)L = (cm) 光杠桿與望遠(yuǎn)鏡鏡尺距離D = (cm) 光杠桿常數(shù)b = (cm),2、金屬絲直徑d測(cè)量數(shù)據(jù)（表5-5）,3、加減砝碼后金屬絲長(zhǎng)度變化測(cè)量（表5-6）,4、用逐差法處理數(shù)據(jù)（表5-7）,逐差法,為增加4個(gè)砝碼鐵絲拉伸量L的光杠桿放大量,其中,不確定度,一