杨氏模量的测定(拉伸法) 演示文稿ppt课件.ppt

拉伸法测钢丝的杨氏模量,1,实验目的,实验原理,实验内容,注意事项,思考题,2,1、掌握用拉伸法测金属丝的杨氏模量2、掌握光杠杆放大原理与使用方法3、学会用逐差法进行数据处理,【实验目的】,3,望远镜和直标尺,杨氏模量测定仪,【实验装置】,4,胡克定律指出，在弹性限度内弹性体的应变与其应力成正比，对线材拉伸而言，即为,式中的比例系数E就是该线材的杨氏模量。单位：Nm,即帕(Pa),【实验原理】,5,l,D,Z,直尺,望远镜,目镜,物镜,A0,Am,钢丝,砝码盘,2,A,物镜调节旋纽,光杠杆,杨氏模量计算式中，外力F，金属丝原长l，截面积均容易测量，而一般线材的拉伸形变伸长量是个小量，不易直接测准。为此采用光杠杆法。图1为杨氏模量测定仪示意图。待测钢丝的上端被固定于悬架，下端固定于一平台，其上可放置光杠杆的后脚。,图1,6,当金属丝受拉力伸长少许时，光杠杆镜面便仰起小角，从而望远镜中对准的标尺读数就会发生明显改变。与，及望远镜读数Ai的关系参见图2，因为很小，有tg。,图2,本实验的D近2米；Z为8厘米左右，放大倍数k约为50倍。,1光杠杆法(放大法),由图2可得,7,采用光杠杆后，可得杨氏模量：,2计算公式,砝码质量m已知，只需测量钢丝长度l、钢丝直径d、光杠杆长度Z、加砝码前后望远镜中标尺的读数Am和A0即可。,8,关于D值的测量，传统的方法用米尺去直接测量，但这样做误差较大现用长春第一光学仪器厂生产的尺读望远镜，D值的测量可用公式,式中x下、x上分别为望远镜筒中分划板的上叉丝和下叉丝相应的读数值，如图3所示，且以厘米作单位，100是尺常数，由厂家设计所为。,3D值的测量,图3,9,1.调整测量系统杨氏模量测定仪的水平调节；望远镜镜筒和光杠杆镜面等高；望远镜上侧目测平面镜中直尺；调节望远镜，看清望远镜中叉丝及标尺度。,【实验内容】,10,调节底角螺丝，使气泡居中,气泡,底角螺丝,11,直尺,望远镜,目镜,物镜,钢丝,砝码盘,物镜调节旋纽,光杠杆,地面,移动望远镜支架，在望远镜上侧能看到平面镜中直尺。,瞄准平面镜，调节目镜、物镜，看清望远镜中叉丝和平面镜中直尺刻度。,准星,12,将底座调好水平，使仪器架垂直地面加初始砝码将线线材拉直。调节望远镜、光杠杆镜面、标尺三者成物-镜-像入射与反射关系(等高、垂直、水平),（1）将光杠杆前脚放进平台上的槽子里，通过米尺测量，使望远镜筒（上边缘）与光杠杆小镜（上边缘）等高；,（2）从望远镜筒侧面观察光杠杆小镜面，如果能在小镜中看到自己的眼睛，则光杠杆小镜与平台垂直；,系统调整,13,（3）利用米尺测量望远镜中心轴线高度，使望远镜筒平行。,（4）移动望远镜，通过望远镜上方的瞄准器在光杠杆小镜中找到标尺的像。,14,（1）调节望远镜目镜调焦旋钮，使目镜中出现清晰的分划板叉丝（见右图）；（2）调节望远镜物镜调焦旋钮，使望远镜筒中出现清晰的标尺像；（3）分别测出望远镜筒中分划板的上叉丝和下叉丝对应的读数值，求出D。,2对望远镜进行调焦,【实验内容】,15,调节目镜看清叉丝,调节物镜看清标尺刻度,16,（1）逐个加砝码，读出相应读数Ai(i=0，1，5，6)；（2）再逐个减砝码读出Ai”，取其平均Ai.注意：相应的Ai与Ai”是否相差过大,3测出Ai数据组,【实验内容】,17,4长度及直径测量单次测量金属丝原长l(用米尺)，Z(在白纸上压出三个压痕后，用游标卡尺量出前点到后两点连线的垂直距离，即为Z)，多次测量金属丝直径d(螺旋测微器，6次),【实验内容】,18,5逐差法计算A以及相应的E,其中,19,可按下式计算E值的标准不确定度uc.E,6E的不确定度的计算,并表示成uc.E。,20,使用条件：等间隔、线性变化的测量数据。优点是：充分利用各个测量数据，减小测量误差和扩大测量范围。例如:声速的测定实验中，用行波法测量声波波长的以下一列数据：,逐差法简介,如果直接计算每一个波峰的距离，然后平均，有：,可以看出只有始末两次测量值起了作用，等效于只测x1和x10。,21,为了充分利用测量数据，减小测量误差，应采用逐差法：（1）将测量列按次序分为高低两组;（2）取对应项的差值后再求平均：其中为5个峰值间的距离，即:,22,1光杠杆的后脚一定要放入钢丝下端平台上的金属凹坑中，加减砝码时注意不要让光杠杆的后脚跳出来；2加/减砝码时，一定要待其静止后再测量。3.标尺读数若在零点两侧，应区分正负。,【注意事项】,23,1导出不确定度的计算公式uc.E试区分其中A类及B类不确定度情况；分析在本实验中哪几项为主要项，并对你的测量操