大学物理实验-杨氏模量.ppt

杨氏模量的测量大学物理实验内 容实验目的1实验仪器2实验原理3实验内容和步骤4数据记录和处理5实验目的v掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法v理解光杠杆测量长度微小变化的原理v学会用逐差法处理数据v进行测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1、杨氏模量的物理意义：描述材料抵抗形变能 力的物理量，该值越大，材料越不容易变形式中S 为金属丝横截面积：L为金属丝的长度 L为其受拉力F后的伸长量应变杨式模量定义为 ：实验原理金属丝横截面积S ：杨式模量定义为 ：式中金属丝原长L可由米尺测量， 钢丝直径d可用螺 旋测微仪测量，外力F可由实验中钢丝下面悬挂的砝 码的重力给出，而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d为细铁丝的直径实验原理2、光杠杆测量长度的微小变化：杨氏模量测定仪：核心部件是光杠杆系统（由光杠杆镜架与望远镜组成）1-金属丝 2-光杠杆 3-平台 4-挂钩 5-砝码 6-三角底座 7-标尺 8-望远镜杨氏模量仪示意图光杠杆常数 b光杠杆原理b f1f2f3Db△Lθ θθ光杠杆放大原理图Db△Lθ θθ光杠杆放大原理图Db△Lθ θθ光杠杆放大原理图 叫光杠杆放大率光杠杆的作用在于将微小的伸长量L放大为竖 尺上的位移l。

l 叫ΔL 的光杠杆放大量尺读望远镜组：测量时，望远镜水平 地对准光杠杆镜架上的平面反射镜，经光 杠杆平面镜反射的标 尺虚象又成实象于分 划板上，从两条视距线上可读出标尺像上 的读数 实验内容和步骤1、调节仪器：调节光杠杆和望远镜：（1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直（2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同（3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、 平面镜在同一直线上，左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像逐次加360g砝码，在望远镜中读计对应标 尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐次 去掉（每次减360g），并读取相应读数2、观察金属丝伸长变化实验内容和步骤(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量d3、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实验内容和步骤(1)用钢卷尺测量L和D(3)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b注意事项1、实验系统调好后，一旦开始测量ri，在实验过程中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，读数过程中不要按压桌面3、光杠杆后脚尖不能接触钢丝数据记录和处理1、金属丝原长L =  (cm)光杠杆与望远镜镜尺距离D =  (cm)光杠杆常数b =  (cm)2、金属丝直径d测量数据3、加减砝码后金属丝长度变化测量4、用逐差法处理数据逐差法加砝码 减砝码 平均值为增加4个砝码铁丝拉伸量ΔL的光杠杆放大量其中报告要求1、计算杨氏模量 E：2、计算△E：测量结果的相对不确定度3、规范表示测量结果不确定度一.二 .三. 测量结果的不确定度与相对不确定度:四. 测量结果表示:课后作业: 思考题 1, 3。