金属杨氏模量的测量-(2)
17页1、实验简介 实验仪器 实验原理 实验内容和要求 数据处理 注意事项 思考题,返回,本实验采用静态拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量,要求通过对金属丝杨氏模量的测量,掌握运用光杠杆镜尺法测量长度微小变化的方法;掌握根据测量精度的要求合理选择测量仪器的方法;并学习处理数据的两种方法逐差法和图解法。,实验简介,返回,图一,实验仪器,返回,实验仪器实物图,A、B金属丝两端螺丝夹;C平台;D砝码;G光杠杆;J仪器调节螺丝;T望远镜;S标尺,A,B,C,D,G,J,T,S,实验仪器结构示意图,A、B金属丝两端螺丝夹;C平台;D砝码;G光杠杆;J仪器调节螺丝;T望远镜;S标尺,实验原理,1基本原理 根据胡克定律,在弹性限度内,应变与应力成正比,即 -,2光杠杆镜尺法测微小伸长量,测量原理如图所示。 光杠杆镜尺法是一种利用光学原理把微小长度的变化加以放大后,再进行测量的方法。,图二,设起始状态标尺上的测量读数为 n1,当待测钢丝受力作用而伸长时,光杠杆后脚随之下降,杠杆架和镜面偏转角,反射线转过 2角,此时标尺读数为n2 , 则有,实验原理介绍光杠杆法测微小伸长,光杠杆结构图(1平面镜 2后足 3前足) 光
2、杠杆原理图,当光杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离L时,镜面法线转过一个角,而入射到望远镜的光线转过2角,如图所示。当很小时( ),金属杨氏模量测量公式中各物理量的意义,m : 单个砝码的质量 D : 平面镜与标尺之间的距离,用米尺进行测量。 L : 金属丝的长度,用米尺进行测量。 b : 光杠杆前后足的垂直距离,用游标卡尺进行测量。 d : 金属丝的直径,用游标卡尺进行测量。,:用逐差法处理微小长度的数据求得。,实验内容和要求,1.杨氏模量测定仪的调整 2.光杠杆及望远镜尺组的调节 (1)外观对准调节光杠杆与望远镜、标尺中部在同一高度上。 (2)镜外找像缺口、准星、平面镜中标尺像三者在一条水平 线上。 (3)镜内找像 先调节目镜使叉丝清晰,再调节调焦钮看清标尺像,直到无视差为准。 (4)细调对零或对准标尺像零刻线附近的任一刻度线,并记录读数n0 。 3.测量:采用等增量测量法。 (1)将依次增减砝码的读数记入表格中。 (2)将相关长度量L、R、b、d等的测量数据记入表格。,返回,数据处理 1将依次加减砝码所得数据,用逐差法处理求,计算直接测量量L、R、b及d和 的不确定度(求合成不确定度) (1)钢丝原长L: (2)标尺到镜面间距R: (3)光杠杆后脚到两前脚连线的距离b: (4)钢丝直径的平均值,2计算E值并与公认值比较( ),则 (5)标尺读数: 注: 为测定不确定度(是由估读引起的), 为仪器不确定度。 即 ( 为仪器说明书上标明的最大误差或极 限误差),根据实测情况各直接测量量的极限误差为:,思考题 1本实验中,各个长度量用不同的仪器来测定,是怎样考虑的?为什么? 2分析本实验测量中哪个量的测量对E的结果影响最大?如何进一步改进? 3根据测量结果,练习用作图法处理数据,并求出E。,返回,
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