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文档简介
大学物理实验报告实验名称 姓名 学号 实验类型 (验证性、综合性)指导教师 上课时间 年 月 日实验名称: 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量实验时间:小组成员:实验地点:实验目的:1学会用拉伸法测金属丝的杨氏模量。2掌握用光杠杆法测量微小长度的变化。3学会用逐差法处理数据。仪器、设备和材料: 杨氏模量测定仪、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺、螺旋测微计及米尺等实验原理:固体材料的杨氏模量一根细而长的均匀棒状固体,只受轴向外力的作用,可以认为该物体只产生轴向形变。设棒状固体的长度为,横截面积为,轴向力作用时,长度伸长量为,在弹性限度内,应力和应变成正比(胡克定律),即 我们对上式整理可以得到 可见,只要测出、,就会得到杨氏模量值。、各量可用一般的测量仪器测得,而通常很小,用一般仪器和方法测量较为困难,本实验采用光杠杆法测量。利用光杠杆法测量微小长度变化量光杠杆由平面全反射镜、主杠支脚和刀口组成,镜面倾角及主杠尖脚到刀口间距离均可调。测量微小长度变化量原理。实验中如果光杠杆的支架刀刃固定,而后足的支撑点由于外力作用而改变了的微小高度,则光杠杆就会改变一个角度,使镜面到达的位置,平面镜法线也将转过角度。据反射定律,反射线转过2角度。此时在望远镜中观察到的标尺的刻度变到了的位置。因很小,且,亦很小,故有 又因,则 消去,则 可见,利用光杠杆装置测量微小变化量的实质是:将微小长度的变化量经光杠杆装置转变为微小角度的变化,再经尺读望远镜转变为刻度尺上较大范围的读数变化量,通过测量,实现对微小长度变化量的计量。 将和上式联立有: 式中为金属丝的直径。实验内容1仪器调节(1)、调整杨氏模量仪下部三颗水平调整螺钉使立柱铅直;(2)、将光杠杆按要求放在平台上,目视检查其主杠是否水平,如不水平,可上下移动夹具,待主杠水平后旋紧夹具,并检查能否在平台圆孔内上下自由移动,调整光杠杆平面镜使镜面位于铅直面内;(3)、在金属丝下端钩码上挂初始砝码(又称本底砝码,),拉直金属丝;(4)、在光杠杆平面镜前1.52 m处放置尺读望远镜,调整望远镜使其和光杠杆等高、刻度尺面与平面镜镜面平行;(5)、调节目镜看清十字叉丝,调整望远镜调焦手轮看清刻度尺中间读数;2测量(1)、记录十字叉丝处刻度尺读数;(2)、依次在砝码钩上、加挂砝码,(每次1 kg),待砝码静止后,记下相应十字叉丝处读数(i=1,2,8);依次减少砝码(每次1kg),待砝码稳定后,记下十字叉丝处相应读数 (i=8,7,1),将以上数据记人表中;(3)、用米尺测量金属丝长度,光杠杆平面镜到标尺的距离 (单次测量);(4)、用螺旋测微计测量金属丝直径 (不同处测量5次);(5)、取下光杠杆,将刀口及光杠杆尖脚印在纸上,用游标卡尺测量光杠杆尖脚至刀口间距离 (单次);数据记录与数据处理 金属丝的直径仪器: 螺旋测计计 测量序数12345平均值标准差直径测量不确定度:,金属丝直径:光杠杆读数数据表仪器: 尺度望远镜标尺, 砝码质量,(表格单位:)项目读数增加砝码减少砝码平均读数读数逐差计 算 平均值标准差不确定度:,微小伸长量: 单次测量量数据表米尺; 测量量金属丝长度平面镜到标尺距离光杠杆脚前后距离读数/mm其中金属丝长度:平面镜到标尺距离:光杠杆前后脚间距路:(实验室给出)砝码的质量: 4、杨氏模量的计算杨氏模量的测量值:相对不确定度
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