实验6拉伸法测定金属的杨氏模量实验指导书

1、拉伸法测定金属的杨氏模量实验指导书1、实验仪器清单杨氏模量仪、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺、千分尺、钢卷尺、祛码2、实验内容和教学要求1）掌握拉伸法测定金屈杨氏模量的方法：本实验利用钢丝在外力拉伸时产生形变，使得钢丝仲长。根据胡克定律，在F M钢丝的弹性限度内，钢丝的应力与应变成正比：-=ro只要测出在一定的S L受力状态下，钢丝的伸长量 AL就能求出钢丝的杨氏模量了。2）学习用光杠杆放大测量微小长度变化量的方法：不过钢丝的仲长量的变化是一个微小量，用普通的方法难以测到，必须使这个微小量被放大才能测量。本实验用光杠杆法放大微小量，放大方法如下图所示:从图1中我们町以看到，当钢丝拉力变化 AF

2、吋长度的变化为AL,此时刻度尺的读数就变 化了 AN,而要读出AN是一件轻而易举的 事。我们知道：不难得岀：比二空,所以我们可以2DAL = htgO = hO , AN = Dtg20 ? 2D0 ；得到y 8LDAF= 7Td2hN0 乂因为F=Mg,所以有Y = 8LD 严7|dhAN3）学习用最小二乘法处理数据。本实验不直接计算4F和AN,而是将实验中测到的 N和R直接代入最小二 乘法公式屮计算b,和它的不确定度，参看课木 27页公式（9）、（ 10）与（12）令x = M,尸N，之后再求出杨氏模量 丫和它的不确定度。注意此吋 Y =皂终-7idhh3、重点与难点拿握用光杠杆放大测量微

3、小长度变化量的方法，必需做到能把原理和实际的仪器状态相对应。学会如何把模氏模量仪、光杠杆和尺读槊远镜三者之间的相对位置调整好。4、难点指导1）装置的调节关键在于弄清调节仪器的口的而不是盲口地调节。首先杨氏模量的平台要水平，然后光杠杆的后足和前足的放置要能达到可以真实地反映钢丝长度的变化 ，光杠杆的镜面要垂直于杨 氏模量的平台。Z后就是尺读望远镜的调节了。尺读望远镜的调节要达到几个目标：（a）距离光杠杆约1.5m;（b）尺读望远镜要水平并与光杠杆的镜面等高；Ni及依次减图2 D的涣厘方法示意图（c） 望远镜和它旁边的刻度尺必须要相对于光杠杆镜面的法线成互为对称的关系；（d）望远镜里面必须能看到光

4、杠杆的整个镜面。如果以上口标都达到了，那么再只要调节一？个物镜焦距就能看到刻度尺的像 To当刻度尺的像调节出來时难题便迎刃而解了。2）实验中应当注意的问题：（a） 光杠杆及镜尺系统一经调好，中途不得再任意变动，否则所测数据无效。（b）力n、减祛码要细心，须用手轻轻托住祛码托盘，不得碰动仪器；而且 需待钢丝 伸缩稳定后方可读数。（c） 在测量钢丝伸长量过程中，不可中途停顿而改测其他物理量（如d、L、D等），否则若屮途受到另外干扰，则钢丝的仲长（或缩短）值将发生变化，导致误差增大。5、相关的实验数据1）每个確码的质量 M为1.000kg,测出依次加一个舷码时的 一个砥码时的Ni ；不确定度用最小二

5、乘法的方法计算，即 Ub = Sb2）木实验借助望远镜的叉丝来测量 D如右图2所示：D=10（）E =50 （風-B2|）的A沪0.05cm。注意：几禺不在同一侧时读数为一正一负3）用卷尺测L,其Am=0.05cm；用游标卡尺测h，其Am=0.02mm ；用千分尺测d,其Am=0.004mrE 4）数据记 录表格参看表k6、补充的思考题当调节望远镜与刻度尺互为对称关系时，应该看到什么样的现象才口 J确定对称关 系已经 调节好了？7、实验报告书写纲要要注意报告的格式：1实验口的2实验原理2实验仪器2.2实验原理与方法（重点）注意：包描原理描述、公式推导、原理图等2.3简要的实验步骤（简要）2.4

6、实验注意事项（简要）3数据处理（一）实验数据记录表格M(kg) N i(加, NB| (cm) B2 (cm) L(cm) d( 1 kg, d(6kg, h(cm)cm)i(减cm) cm)Jcm)（二）数据处理令 x = M y = N1）求相关系数rxy -xy3）求d的平均值及不确定度、D的计算值和h、L. D的不确定度d, = ySd = yS- = UA40.0004r =-；Sb 二 lib 二0.0020.05D=50 (風-伙 |)=4）求丫及其不确定度LDAF 8LDg丫 一=7id2hAN red2 hbEyUb、2UhUy = EyxY（注意：计算S和平均值吋不需写过程，但计算 丫和Ey吋应把过程写出来。） 验结果杨氏模量的测量结果：丫二 丫7丫 二（P = 6&3%）说明：不