大学物理实验课件实验4.2_静态拉伸法测材料的弹性模量.ppt

1、实验4.2 静态拉伸法测材料的弹性模量,引言,弹性模量是工程材料的一个重要物理参数，它标志材料抵抗弹性形变的能力，在机械设计及材料的使用和研究时，是一个必须考虑的重要参数。 本实验用静态拉伸法测量钢丝的弹性模量,实验目的,学习用拉伸法测量材料的弹性模量。 了解光杠杆的结构原理，掌握使用方法。 学习用EXCEL中的最小二乘法处理数据的方法。,实验仪器,测量杨氏模量专用装置一套， 卷尺（3m，0.5mm） 游标卡尺（13cm，0.02mm） 千分尺（25mm，0.004mm） 砝码（500g，8个） 钢丝,实验原理,测量原理 在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为弹性模量（杨氏模量）

2、记为E。 F可从钢丝下挂的砝码的重量得出，L可从米尺得出，钢丝截面积A可用千分尺测算出钢丝直径后得出。钢丝伸长量采用光杠杆法来测量,实验原理,光杠杆的原理见下图。增（减）砝码时，金属丝将伸长（或缩短）L ，光杠杆的后足尖也随着圆柱体C一道下降（或上升）L ，而前面两足保持不动，于是主杆转过一角度 ，同时平面镜的法线也转过相同的角度 。用望远镜T和标尺N测得角 ，设光杠杆后足到前两足连线的距离为l，可算出L,实验内容,1. 调节镜系统 (1) 调整光杠杆和望远镜系统。要求放置平面镜支架的平台水平，平面镜垂直于水平面，望远镜水平地对准平面镜，标尺与望远镜垂直并与地面垂直。 (2) 调节等高。要求望

3、远镜与平面镜在同一水平高度上。另外，望远镜与标尺的零刻度线在同一水平高度上。 (3) 调节望远镜，使目镜内看到标尺成像清晰。,实验内容,2. 观测伸长的变化 将8个砝码全部放在钩码上逐次减0.5 kg的砝码，然后从望远镜中读出对应的标尺读数Si 共8次，然后逐次将砝码加回并记下对应的读数Si，取正、反两次标尺读数的平均值,实验内容,用卷尺测量平面镜到标尺之间的距离D ，误差为1cm (UD)； 用卷尺测量钢丝长度L，误差为0.5cm（UL)； 用千分尺多次测量钢丝的直径d ，误差为0.0004cm(Ud）； 用游标卡尺（米尺达不到精确度）测量光杠杆臂长l ，误差为0.02cm（Ul），（将平面

4、镜支架的三个足尖按在一张平的纸上，留下三个点的印记，用铅笔从后足尖点到前两足间的连线作一垂线，垂线长即为l）。,数据处理,EXCEL作钢丝伸长与外力的关系曲线,实验内容,使用EXCEL给出X-m直线并求出直线斜率b以及斜率的不确定度Ub。 计算弹性模量E。 计算弹性模量E的相对不确定度，并给出E UE。,实验分析,实验数据处理过程中，如果发现数据点距离拟合直线比较远分析一下原因。 实验中为什么可以使用Excel或者最小二乘法进行直线拟合。 实验结论,注意事项,在镜尺系统调整符合要求后，整个实验过程中都要保证平面支架前两足和望远镜、标尺的位置不应有任何变动。尤其在加砝码和减砝码时，应轻放轻取，不应有撞击现象，不能让砝码挂钩发生扭摆和震动。否则须重新调整。 在望远镜中读数时，要避免视差。当视线略作上下移动时，所看到标尺上的刻度线和叉丝之间应没有相对的变动。如有明显的视差，可调整目镜，同时眼睛不宜太靠近