大物实验-p实验仪器

实验目的1实验仪器2实验原理3实验内容和步骤4报告要求5主要内容实验目的杨氏模量是描述材料抵抗形变能力的物理量，该值越大，材料越不容易变形。是工程设计的重要参数掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法理解光杠杆测量长度微小变化的原理学会用逐差法处理数据进 量结果的不确定度分析实验仪器杨氏模量测定仪螺旋测微计游标卡尺米尺砝码待测金属丝实验原理L

L:应变E

L

FL

S1、 模量：假设一根横截面积为S,长为L的材料,在大小为F的力的拉压下,伸缩了△L则:F

:应力S应力和应变的比成为

模量E

FLSLFL2、钢丝模量测量方法：

E

FL实验原理SLd

为细铁丝的直径，可用螺旋测微仪测量

d

2S

4F

:可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出L：可由米尺测量ΔL:是一个微小长度变化量，本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量L的间接测量。实验原理光杠杆常数b光杠杆的光学放大原理光杠杆的光学放大原理实验原理Dbθ△L

θθltan

tan

2

lL

bD2

502

l

L

bDL

=lb2DE

FLSLE

8FLD

d

2bl

叫光杠杆放大率

l

L

b1、测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离D，金属丝直径d，光杠杆常数b。(1)用钢卷尺测量L

和D注:±0.1cm为仪器误差,下同(2)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前两尖脚连线的垂线，用游标卡尺测出bb

＿

0.02mm实验步骤L

＿

0.1cmD

＿

0.1cm螺旋测微计零点读数：0.000

mm

,

仪器误差：±0.004

举例:次数12345平均值零点修正值d0.4880.4900.4890.4920.4900.4900.490d0.0020.0000.0010.0020.000(3)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量dd

0.490

＿mm实验步骤2、调节仪器：调节光杠杆和望远镜：调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星和镜面在同一直线上，左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子或望远镜的角度,直到找到为止。旋动望远镜目镜,使 叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。3、记录金属丝伸长变化逐次加一个砝码，在望远镜中读对应标尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐次去掉，并

相应读数。实验步骤次数F(g)ri(cm)ri’(cm)r平均1360x12360x23---4---5---6---7---8360x8用逐差法计算每增减4个砝码，钢丝的伸长量l1

r5

r1l2

r6

r2l3

r7

r3l4

r8

r41234平均li原始记录表(注意写物理单位!

!)L

＿

0.1cmD

＿

0.1cmb

＿

0.02mm在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量d螺旋测微计零点读数：0.000

mm,仪器误差：±0.004(表格)记录金属丝伸长变化(表格)次数

F(g)

ri(cm)

ri’(cm) r平均注意：1、实验系统调好后，一旦开始测量ri，在实验过不能对系统的任何一部分进行调整，否则，所有数据将重新再测。2、加减砝码时要轻拿轻放，系统稳定后才能读取刻度尺，读数过

不要按压桌面。3、光杠杆后脚尖不能接触钢丝。4、注意 钢丝的平直状态,在钢丝两端夹点外测量直径,避免伸长部分扭折。实验步骤报告要求1、计算杨氏模量E：d

2blE

8FLD

13.14

0.492

10

1.6010

1

Ρa2、计算△E：测量结果的相对不确定度8

0.360

4E

E

E

0.683

N%EE3、规范表示测量结果4、思考题

P、 、题

F

E

F

2

E提示：不确定度的计算方法

仪器误差3B2

Akk

1N

N

ki

1i

A

2

2B间接测量的标准不确定度的传递N

f

x122x12x22xn

f

2

f

2

f

2N

xx

x1

2

n

一.F.L.D.b各量均为单次直接测量量,不确定度为:F

4

?FL

0D

0

仪器误差

/

31103

9.8

1

?

F

4

0.360

9.8

?3.1

1

?

L

?3

L.1

1

?

D

?3

DF3b

0.02

1

?b

?b(0.63

0.66)2

(0.63

0.66)2

(0.63

0.54)2

(0.63

0.65)2

A

0.029cm43lA

3Bl

)

0.1

0.058cml

l2

l2

0.0292

0.0582

0.06cmA

B

?lldA

?△dB

?

?22BA

d(d)

d

?dd22

222

2lbdDLFb