大学物理实验《用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量》[1].doc

用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量一、 实验目的1.学会用光杠杆法测量杨氏弹性模量；2.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；3.学会用逐差法处理实验数据；4.学会不确定的计算方法，结果的正确表达；5.学会实验报告的正确书写。二、 实验仪器 杨氏弹性模量测量仪(型号见仪器上)（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、 钢卷尺（0-200cm ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01)三、 实验原理在外力作用下，固体所发生的形状变化成为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长，截面积为，沿长度方向施力后，物体的伸长，则在金属丝的弹性限度内，有： 我们把称为杨氏弹性模量。如上图： （）四、 实验内容 仪器调整1. 杨氏弹性模量测定仪底座调节水平；2. 平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；3. 将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；4. 粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节到等高，望远镜上的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜上方看到尺子的像；5. 细调望远镜：调节目镜焦距能清晰的看到叉丝，并先调节物镜焦距找到平面镜，然后继续调节物镜焦距并能看到尺子清晰的像；6. 一般要求调节到零刻度。测量7. 计下无挂物时刻度尺的读数；8. 依次挂上的砝码，七次，计下；9. 依次取下的砝码，七次，计下；10. 用米尺测量出金属丝的长度（两卡口之间的金属丝）、镜面到尺子的距离；11. 用游标卡尺测量出光杠杆、用螺旋测微器测量出金属丝直径。数据处理方法逐差法1. 实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。2. 逐差法采用隔项逐差：3. 注：上式中的为增重的金属丝的伸长量。 五、 实验数据记录处理imi（kg）加砝码减砝码平均值不确定度012301230.000.470.941.380.010.490.981.400.000.480.961.391.841.821.801.82 0.05 cm456745671.832.292.773.211.852.312.753.211.842.302.763.21= cm直径未加载加满载平均值 0.600 mmd上d中d下0.6010.6010.5990.5990.6010.6010.6000.600不确定度： 0.005 mm0.6020.6010.5960.598mm其他数据螺旋测微器零点读数：0.000 mm ;游标卡尺零点读数0.00mm150.20 0.05 cm68.20 0.05 cm76.60 0.02 mm结果表达 （2.04 0.13） 百分差： -3% 2%金属丝伸长量： 金属丝直径： （注意：为下表中第5列数据）（以上各公式请把自己实际实验数据代入计算，为仪器误差值，根据实际测量所用仪器查询） =0.13 参考值：百分差：六、实验注意事项及误差分析（此部分请同学根据自己实验情况写，勿抄袭！）注意事项：1. 光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始；2. 不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布块或任意纸片擦拭镜面； 误差分析：3. 实验测数据前没有事先放上去一个砝码，将金属丝拉直，作为一个基准点；4. 用游标卡尺在纸上测量x值和螺旋测微器测量读数时易产生误差；5. 测量金属丝长度时没有找准卡口；6. 米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测