杨氏模量测定思考题答案

1、杨氏模量测定思考题答案【篇一：金属材料杨氏模量的测定实验报告】学生物理实验报告实验名称金属材料杨氏模量的测定学 院 信息技术学院专业 医学信息工程班级一班报告人 学号 同组人学号同组人 学号 同组人 学号 理论课任课教师 实验课指导教师实验 日 期 2013 年 3 月 2 日 报 告 日 期2013 年 3 月 3 日 实 验 成 绩 批 改 日 期浙江中医药大学信息技术学院物理教研室【篇二：杨氏模量测定实验报告】验目的】1. 掌握用光杠杆测量微小长度变化的原理和方法，了解其应用。2.掌握各种长度测量工具的选择和使用。3. 学习用逐差法和作图法处理实验数据。【实验仪器】myc-1 型金属丝杨

2、氏模量测定仪（一套）、钢卷尺、米尺、螺旋测微计、重垂、砝码等。【实验原理】一、杨氏弹性模量f?l （1）?ysl则y?fs（2 ） ?ll比例系数y 即为杨氏弹性模量。在它表征材料本身的性质，y 越大的材料，要使它发生一定的相对形变所需要的单位横截面积上的作用力也越大。y 的国际单位制单位为帕斯29nmpapa 卡，记为（1=1 ； 1gpa=10pa ）。本实验测量的是钢丝的杨氏弹性模量，如果钢丝直径为d,则可得钢丝横截面积ss?d24则（2 ）式可变为y?4fl?d2?l （ 3）尺读望远镜和光杠杆组成如图2 所示的测量系统。光杠杆系统是由光杠杆镜架与尺读望远镜组成的。光杠杆结构见图2 （

3、b）所示，它实际上是附有三个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰三角形。前两足刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后足在前两足刀口的中垂线上。尺读望远镜由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。1-金属丝 2-光杠杆 3-平台 4-挂钩 5-砝码 6-三角底座7-标尺 8-望远镜图 1 杨氏模量仪示意图（ a）（b）图 2 光杠杆由图 2 可知?lb ?ntan?d式中， b 为光杠杆常数（光杠杆后脚尖至前脚尖连线的垂直距离）；tan?d 为光杠杆镜面至尺读望远镜标尺的距离?l ， 2?n?bd则?l?b?n （ 4） 2d2d将（3）、（4）两式代入（2）有y?通过上式便可

4、算出杨氏模量y。8ldf（ 5） ?2?db?n【实验内容及步骤】一、杨氏模量测定仪的调整1. 调节杨氏模量测定仪三角底座上的调整螺钉，使支架、细钢丝铅直，使平台水平。2. 将光杠杆放在平台上，两前脚放在平台前面的横槽中，后脚放在钢丝下端的夹头上适当位置，不能与钢丝接触，不要靠着圆孔边，也不要放在夹缝中。二、光杠杆及望远镜镜尺组的调整1. 将望远镜放在离光杠杆镜面约为1.5-2.0m 处，并使二者在同一高度。调整光杠杆镜面与平台面垂直，望远镜成水平，并与标尺竖直，望远镜应水平对准平面镜中部。2. 调整望远镜(1) 移动标尺架和微调平面镜的仰角，及改变望远镜的倾角。使得通过望远镜筒上的准心往平面

5、镜中观察，能看到标尺的像；(2) 调整目镜至能看清镜筒中叉丝的像；(3) 慢慢调整望远镜右侧物镜调焦旋钮直到能在望远镜中看见清晰的标尺像，并使望远镜中的标尺刻度线的像与叉丝水平线的像重合；(4) 消除视差。眼睛在目镜处微微上下移动，如果叉丝的像与标尺刻度线的像出现相对位移，应重新微调目镜和物镜，直至消除为止。3. 试加八个砝码，从望远镜中观察是否看到刻度(估计一下满负荷时标尺读数是否够用)，若无，应将刻度尺上移至能看到刻度，调好后取下砝码。三、测量采用等增量测量法1. 加减砝码。先逐个加砝码，共八个。每加一个砝码(1kg) ，记录一次标尺的位置ni ；然后依次减砝码，每减一个砝码，记下相应的标

6、尺位置ni (所记 ni 和 ni分别应为偶数个)。2.测钢丝原长1。用钢卷尺或米尺测出钢丝原长(两夹头之间部分)l。3 .测钢丝直径do在钢丝上选不同部位及方向，用螺旋测微计测出 其直径d ,重复测量三次，取平均值。4 .测量并计算do从望远镜目镜中观察，记下分划板上的上下叉丝对应的刻度，根据望远镜放大原理，利用上下叉丝读数之差，乘以视距常数100 ，即是望远镜的标尺到平面镜的往返距离，即2d 。5 .测量光杠杆常数bo取下光杠杆在展开的白纸上同时按下三 个尖脚的位置，用直尺作出光杠杆后脚尖到两前脚尖连线的垂线，再用米尺测出b。 【数据记录及处理】1. 金属丝的原长l =光杠杆常数b = 6

7、.5cmd =185mm 下叉丝读数：8.8mm ，上叉丝读数：12.5mm ，则d? 12.5-8.8 ?100?185mm2 ?上中下3其中 ni 是每次加1kg 砝码后标尺的读数，i?4. 用逐差法处理数据.ni?ni（ 两者的平均）。 2? 本实验的直接测量量是等间距变化的多次测量，故采用逐差法处理数据。 计算出每增加一个1kg 的的变化量，计算公式为:e?4.1 用逐差法处理数据如下：n8?n4?c4 ， n8?n4?c4 n7?n3?c3， n7?n3?c3n6?n2?c2 ， n6?n2?c2n5?n1?c1 ， n5?n1?c18ldf。 2?db 将以上四个式子叠加并求平均值

8、1?2?3?4?则可得到c1?c12c2?c22c3?c32c4?c42?-5.53 ?-5.22 ?-5.01 ?-4.92【篇三：大学物理实验思考题（附答案）】1. 什么是测量误差，从形成原因上分哪几类？a 类和 b 类不确定度指什么？试举例（比如导线直径的测量）计算分析说明。测量结果和实际值并不完全一致，既存在误差。误差分为系统误差，随机误差，粗大误差。a 类不确定度：在同一条件下多次重复测量时，由一系列观察结果用统计分析评定的不确定度。b 类不确定度：用其他方法（非统计分析）评定的不确定度。2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都

9、是测量长度的工具，试具体各举一个例子详细说明这些仪器是如何读数的？另外，在螺旋测微器实验中，为什么要关注零点的问题？如何来进行零点修正呢？螺旋测微器: 螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm, 可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm, 因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm.游标卡尺：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线（不用管是第几条刻线）对齐，由游标上读出毫米以下的小数总的读数为毫米整数加上毫米小数.读数显微镜与螺旋测微器类似4. 图线法、逐差法、最小二乘法都是处理数据的常用方法，它

10、们各有什么好处？如何进行？试各举一个例子加以详细说明。图线法简便，形象，直观。逐差法提高了实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器误差分量。最小二乘法理论上比较严格，在函数形式确定后，结果是唯一的，不会因人而异。5. 测量微小的形变量，常用到光杠杆，请叙述光杠杆的测量原理，并导出基本测量公式。6. 迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤，请具体说明操作的基本步骤。（ 1 ）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直（ 2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同（ 3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上，左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度

11、,直到找到为止。（ 4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。7. 测量一个物体的杨氏模量，可以有很多方法。请说出拉伸法的基本原理，并给出相应的测量公式。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。逐差法8. 什么是刚体的转动惯量？请给出三线摆测量的基本原理，并给出相应的测量公式，请详细说明三线摆实验的操作要点和注意点。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。转动惯量是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度,用字母i 或 j 表示9. 什么是刚体的平

12、行轴定理和正交轴定理？如何验证平行轴定理？试举例进行详细说明。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法来验证正交轴定理，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。若有任一轴与过质心的轴平行，且该轴与过质心的轴相距为d,刚体对其转动惯量为j,则有：j=j+md八2其中 j 表示相对通过质心的轴的转动惯量,这个定理称为平行轴定理当刚体为厚度可以忽略，并且刚体的形状在平面内时，此刚体绕与平面垂直的轴线的转动惯量，等于绕以下两条轴线的转动惯量之和：此两条轴线在刚体所在的平面内；两条轴线过垂直轴和平面的交点；两条轴线互相垂直1 .用天平称量薄板的质量m2，2 将薄板置于大圆盘上，质心轴与大圆盘的转轴重

13、合，摆动50 个周期，计算izo再将薄板改变方向放置，使其分别绕x方向转轴和y方向转轴转动，计算ix和iy ,并求其和与iz比较。10. 测量固体或液体的密度，有很多种方法。你能不能找到3 种方法，来测量固体的密度？能不能至少找到一种方法，来测量液体的密度？请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。固体：直接称衡法，液体静力称衡法，天平测质量排水法测体积液体：质量体积法，液体静力称衡法11. 在物理实验中，速度与加速度的测量也经常会遇到。你能不能找到一种方法，可以测量物体运动的速度？你能不能再找到两种方法，可以测量物体运动的加速度？请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。打点计时器12. 在

14、物理实验中，测量一个微小的长度，或一个微小的位移，有很多种方法。你能不能至少找到3 种不同的方法，来完成这个测量？请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。放大法：光杠杆，扭秤，干涉法13. 描绘静电场的等势线，我们用的是电流场。你能不能说明，这样的模拟是有效的？在实际实验测量中，与理论计算的结果对比，我们发现有时会存在非常大的偏差，你认为原因在哪里？你认为如何改进数据处理方法，可以较大程度地改善这个问题？相似性用电脑软件处理14. 什么是气体的摩尔定压热容和摩尔定容热容？气体的比热容比又是什么？对常见的气体，理论上的数值是多少？请给出气体比热容比的测量原理及相应的测量公式，并说明这个实验误差

15、的主要来源。摩尔定压热容: 气体的摩尔定压热容，是指1mol 气体在压强不变而且没有化学反应与相关的条件下，温度改变1k （或1度）所吸收或放出的热量摩尔定容热容：等容过程中, 一摩尔气体温度升高（降低）1k （ 1 ）时所吸收（放出）的热量。比热容是单位质量的某种物质升高单位温度所需的热量.1.4容器不能完全密封15. 示波器是一种重要的电信号测量仪器，请说明用示波器如何来测量一个电信号的幅度和频率。分析一个频率比为1:1 的利萨如图形，你怎么知道x 信号和 y 信号之间的相位差？用示波器如何来分析一个交流电路中电流与电压之间的相位差？请结合一个电阻与电容器串联的电路，对此进行详细说明。16. 利萨如图形是物理实验中测量物理量的一个重要手段。要在示波器上观察利萨如图形，该如何操作？如何来分析图形的周期比？在利萨如图形的应用中，可以用来测量声速，也可以用来观察磁滞回线，请给出声速测量、磁滞回线测量的基本原理。17. 什么是软磁材料和硬磁材料？这两种材料各有什么用处？如何 测量材料的基本磁化曲线？工程上把磁滞回线细而窄、矫顽力hc 很小（约1a/m ）的铁磁材料称为软磁材料，软磁材料适合做继电器、变压器、镇流器、电动机和发电机的铁芯。把磁滞回线宽、矫顽力大（约104-106a/m ）的铁磁材料称为硬磁材料。硬磁材料则适合于制造很多电器设备（如电表、扬声器、电话机、录