大一下物理实验【实验报告】-静态拉伸法测弹性模量

1、东南大学物理实验报告姓名 学号 指导老师日期 座位号 报告成绩实验名称静态拉伸法测弹性模量目录预习报告2-5实验目的 2实验仪器 2实验中的主要工作 2预习中遇到的问题及思考 3实验原始数据记录 4实验报告6-12实验原理实验步骤实验数据处理及分析讨论预习报告实验目的：1 .熟悉并掌握弹性模量仪和光杠杆镜尺组的构造、工作原理和基本操作方法。2 .了解静态拉伸法是测量金属材料弹性模量的一个传统方法，并运用该方法准 确测量出给定材料的弹性模量。3 .正确处理实验数据，并通过计算统计进行误差分析。实验仪器（包括仪器型号）仪器名称型号规格生产厂家仪器编号光杠杆镜尺组弹性模量仪实验中的主要工作1 .调整

2、弹性模量仪：调整底座螺丝使立柱铅直，加2kg整码在整码托上把金属丝拉直，检查装置。2 .调节光杠杆镜尺组：安装望远镜尺组，调节望远镜三脚架、目镜与调焦手轮，使标尺在望远镜中 成像清晰无视差；调节光杠杆小镜的倾角以及标尺的高度。3 .测量：依次将1kg整码加到托上，共九次，记录读数 Ri;依次将所加整码取下，记录每次读数 Ri。4 .用逐差法处理数据Ri,求N平均值：将数据RO R1- - R9分为前后两组，用逐差法处理数据，得每增减 5kg 整码时，标尺像读数变化平均值。预习中遇到的问题及思考问：用逐差法处理数据有什么优点？有其它更精确的处理方法吗?答：逐差法的优点是把每一个数据都用上了，在逐

3、差法中先求的是跨度为n/2的数据的平均值（n为数据组数）与相邻两组数据比较而言，随机误差造成的影 响较小，结果更精确；最小二乘法比逐差法更精确，但是最小二乘法的计算较 繁琐，一般不采用。实验原始数据记录：1 . g=9.795N/kgD Ud=157.5 0.5cmL Ul=75.1 0.2cmKUk=7.2 0.05cm2 .螺旋测微计的初始读数=-0.040mm仪器误差限 ins=0.004mm测量次 数123456平均值修正读 数后钢丝直 径d/10A-3m0.7620.7600.7650.7620.7610.7600.7670.807d的标准偏差Sdd的A类不确定度Uad的B类不确定度

4、Ubd的不确定度Ud钢丝直径d=d平均土 Ud0.014mm0.015mm0.004mm0.016mm0.807士0.016mm次数荷重/kg增重读数Ri/10A-2m减重读数Ri/10A-2m平均读数Ri/10A-2mRiN值Ri/10A-2m02.000.000.20R0=0.200N1=R5-R0=113.000.450.74R1=0.595.93524.001.151.13R2=1.140N2=R6-R1=135.001.411.39R3=1.400.9646.001.721.91R4=1.815N3=R7-R2=157.001.972.30R5=2.135.9468.002.362.

5、75R6=2.555N4=R8-R3=179.003.123.04R7=3.080.975810.003.253.50R8=3.375N5=R9-R4=1911.003.653.85R9=3.750.935N的标准偏差N的A类不确定度UAN的B类不确定度UBN=N平均土 Un0.016cm0.02cm0.030cm(1.949 0.036)X10A-2m平均值N平均1.949实验报告请按以下几个部分完成实验报告。一.实验原理二.实验步骤三.实验数据处理及分析四.讨论一.实验原理实验结果指出，在弹性形变范围内，正应力和线应变成正比，即F E，S L于是，弹性模量F /SL/ L在本实验中,4FL

6、D2L其中，E为弹性模量。F为外力，L为金属棒长，D为棒的直径, 力F下的伸长量。二.实验步骤1 .调整钢丝竖直。先挂上整码钩拉直钢丝，在调整底座螺钉使钢丝夹具不和周 围支架碰蹭。2 .调节读数显微镜，使叉丝和标记线无视差。调节显微镜的位置，使像距和物 距之比为1:1。3 .测量6 L。每加一个整码记录一次刻度值。4 .测量D 6次，并在测量前后记录螺旋测微计的零点 d各3次。三.实验数据处理和分析1 .各单次测量量g=9.795N/kgD Ud=157.5 0.5cmL Ul=75.1 0.2cmKUk=7.2 0.05cm2 .金属丝直径d的测量螺旋测微计的初始读数 =-0.040mm仪器

7、误差限 ins=0.004mm测量次 数123456平均值修正读 数后钢丝直 径d/10A-3m0.7620.7600.7650.7620.7610.7600.7670.807d的标准偏差Sdd的A类不确定度Uad的B类不确定度Ubd的不确定度Ud钢丝直径d=d平均土 Ud0.014mm0.015mm0.004mm0.016mm0.807士0.016mm3 .望远镜中标尺像Ri的数据处理次数荷重/kg增重读数Ri/10A-2m减重读数Ri/10A-2m平均读数Ri/10A-2mRiN值Ri/10A-2m02.000.000.20R0=0.200N1=R5-R0=1.93513.000.450.

8、74R1=0.59524.001.151.13R2=1.140N2=R6-R1=1.9635.001.411.39R3=1.40046.001.721.91R4=1.815N3=R7-R2=1.9457.001.972.30R5=2.13568.002.362.75R6=2.555N4=R8-R3=1.97579.003.123.04R7=3.080810.003.253.50R8=3.375N5=R9-R4=1.935911.003.653.85R9=3.750平均值N平均1.949N的标准偏差N的A类不确定度UaN的B类不确定度UbN=N平均土 Un0.016cm0.02cm0.030cm

9、(1.949 0.036)X10A-2m4 .计算金属的弹性模量E和不确定度E?-LL?N2D8FLD1121.63 10 N / m冗 d2KN驾巳两边同时取对数冗d KNln E 8FLDln7冗 d2KNln Eln迺 lnd2冗KNIn EDIn ELIn EKIn EUeE2ln Eu：In E2Ud22ln EUl22ln EUk22ln EUn22.3%Ue 2.3%? E0.0375 1011N/m2_112E 1.63 0.04 10 N/m2四讨论1. 误差分析（ 1）静态拉伸法实验荷载大，加载速度慢，存在慢拉伸过程，即在加载重物后金属丝形变需要一定过程，在该过程中测量时会产生微小的误差。（ 2）金属丝的直径测量在不同位置、温度，F 的测量结果都会有微小的偏差，金属丝受强拉力后可能对其直径测量也会造成一定影响。（ 3）光杠杆反映的是微小的形象，人无意地对桌面的按压、施力导致桌面的形变也可能会影响测量结果。2. 在本实验中，为什么不同的尺度量要用不同的量具进行测量？答： 因为公式中的任何一个数据都要保持3 位有效数字，不同的尺度用不同的量具测量时为了保证计算结果的精