金属丝杨氏模量的测定.doc

金属丝杨氏模量的测定金属丝杨氏模量的测定引课：解释杨氏模量的定义（当外力撤除后，固体能够完全恢复的形变）弹性形变（当外力撤除后，固体留下剩余变形的形变）范性形变1. 首先引出 形变2. 杨氏模量 固体受外力作用发生弹性形变时，其内部应力与应变的比值称为弹性模量。 本实验是用拉伸法来测量金属丝的杨氏模量，由此得出在弹性限度内杨氏模量的定义式为： 其中E就是金属丝的杨氏模量，也是本次实验中需要求得的物理量。E是一个间接测量量，没有任何一种仪器可以直接测量出金属丝的杨氏模量，所以要想得到杨氏模量E，就要知道与它相关的若干量F，S，L，L。那么这样得到这些物理量呢？*注意*由于固体的弹性是构成固体微粒之间相互作用力的宏观表现，所以弹性模量是描述固体材料弹性形变的一个物理参数，它表达了材料抵抗外力产生拉伸（或压缩）弹性变形的能力，是选定机械构件材料的依据，是工程中常用的重要参数。测量弹性模量的方法较多，有静态拉伸法、弯曲法和动态振动法等。拉伸法可测量钢丝的纵向弹性模量；弯曲法可研究钢丝的剪切弹性模量（也称切变模量）；振动法可对脆性材料即不能被拉伸或压缩的材料的弹性模量进行测量。正课：实验目的与要求 1. 掌握用光杠杆原理测量微小长度（或变化）的方法；2. 学习用拉伸法测量金属丝的弹性模量；3. 学习用逐差法处理数据实验原理1. 要想求E，就要知道F，S，L，L。怎样知道这些量呢？首先我们来看一下 杨氏模量测定仪 平台小孔小镜前足小镜后足*注意1.平台小孔上端连着钢丝，下端连着砝码 2 .光杠杆小镜前足置于平台槽沟内，后足置于平台小孔上。 *F ：钢丝受到长度方向的外力（也就是小孔平台下端所加砝码的重力）每一个砝码的质量为1kg所以加n个砝码时，其FGnmgS ：钢丝的横截面积设钢丝直径为d，则截面面积钢丝的直径可由游标卡尺或千分尺进行测量本次实验中，钢丝直径d给出 L ：在未加外力时，钢丝的原长钢丝的原长可用卷尺进行测量（注意：读数时要估读到最小分度值的下一位）注意：一定是未加外力时，钢丝的长度。钢丝原长L ：由于施加外力，钢丝的伸长量。（L非常的小，所以它需要用光杠杆原理来获得）光杠杆原理初始时 假定平面镜M的法线和望远镜光轴在同一直线上，且望远镜光轴和标尺垂直，从望远镜中读得标尺读数为n0增加砝码时 钢丝受力向下有微小伸长，主杠尖脚随之下降，平面镜转过一个角度,根据反射定律，反射线将转过角度，此时，在望远镜中可读到标尺的另一读数ni设平面镜到标尺的距离为D，主杠尖脚到刀口间距离为b，ni与n0的距离为 （因C很小，且， 亦很小）（因，2亦很小）平面镜到标尺的距离为D，可以通过卷尺测量出来主杠尖脚到刀口间距离为b，可以通过游标卡尺测量出来ni与n0的距离为，实验内容与步骤1. 调整弹性模量测定仪底脚螺钉，使固定钢丝的小圆柱位于平台圆孔中间处于自由状态；2. 调节光杠杆和望远镜，调整的目的是从望远镜中能够看清标尺刻度 （1）粗调：使望远镜与平面镜等高，并对准镜面。将望远镜置于平面镜前2m左右，调节标尺铅直并使标尺平面和平面镜平行。沿望远镜镜筒上方准星方向能从平面镜中找到标尺像，若无则左右移动望远镜，直到能够找到标尺像为止（2）细调：将望远镜上方的缺口、准星与钢丝对齐（三点一线），从望远镜内观察,将平面镜的像调到中间。旋转望远镜目镜，看清分划板刻线，然后调节望远镜调焦手轮，并伴随着微调平面镜的位置和角度。以便得到最清晰的标尺的像。 *注意*1. 光学系统一经调好，在测量过程中不能在移动。2. 分划板水平刻线最好与标尺刻度的中间位置相重合。3. 测量（1）测量前预加一个砝码，将钢丝拉直（不计标尺读数）。（2）依次在砝码钩上加挂砝码（每次1kg加8次，并注意砝码应交错放置整齐），待砝码静止后，记下相应的标尺读数。依次减少砝码（每次1kg，减到1kg为止）。记下相应的标尺读数。（3）取同一负荷下标尺读数的平均值，再用逐差法求出变化量。（4）用钢卷尺测量标尺平面到光杠杆小镜镜面的距离D。（5）用钢卷尺测量钢丝的长度L（注意测量部位）。（6）取下光杠杆，将刀口及主杆尖脚印在纸上，用游标卡尺测量主杠尖脚至刀口间距离b，测6次取平均值。 1. 切勿用手触摸反射镜面和望远镜镜头。2. 不要打碎反射镜。3. 避免用力旋转望远镜调焦旋钮。4. 加减砝码应平稳防止产生冲击力。1. 在望远镜中找标尺成像时，如果在视野中看到的不是尺子成像，而是周围的一些景物，（比如自己的衣服，手，窗帘等）将望远镜相对于这些景物的方向移动，再将望远镜上方的缺口，准星，钢丝三点一线，从望