金属丝杨氏模量的测定实验报告.docx

金属丝杨氏模量的测定实验报告一、实验目的：1、学会测量杨氏模量的一种方法，掌握“光杠杆镜”测量微小长度变化的 原理2、学会用“对称测量”消除系统误差3、学会如何依实际情况对各个测量量进行误差估算4、练习用逐差法、作图法处理数据二、实验原理：一根均匀的金属丝或棒（设长为L,截面积为S）,在受到沿长度方向的外力 F作用下伸长AL根据胡克定律：在弹性限度内，弹性体的相对伸长（胁变）A L/L与外施胁强F/S成正比即：AL/L=（F/S）/E （1）式中E称为该金属的杨氏弹性模量，它是描述金属材料抗形变能力的重要物理量, 其单位为N・m-2设金属丝（本实验为钢丝）的直径为d,则S=nd2/4，将此式代入式（1）,可得： E=4FL/nd2AL （2）根据式（2 ）测杨氏模量时，F,d和L都比较容易测量，但AL是一个微小的长度变 化，很难用普通测长器具测准，本实验用光杠杆测量AL三、 实验仪器：杨氏模量仪测量仪、螺旋测微仪、游标卡尺、钢卷尺、望远镜（附标尺）四、 实验内容和步骤：1. 将重物托盘挂在螺栓夹B的下端，调螺栓W使钢丝铅直，并注意使 螺栓夹B位于平台C的圆孔中间，且能使B在上下移动时与圆孔无摩擦。

2. 放好光杠杆，将望远镜及标尺置于光杠杆前约1.5〜2m处目测调节， 使标尺铅直，光杠杆平面镜平行于标尺，望远镜与平面镜处于同一高度，并重直 对向平面镜3. 微调平面镜或望远镜倾仰和望远镜左右位置，并调节望远镜的光学部分， 使在望远镜中看到的标尺像清晰，并使与望远镜处于同一高度的标尺刻度线 a0 和望远镜的叉丝像的横线重合，且无视差记录标尺刻度aO值4. 逐次增加相同质量的砝码，在望远镜中观察标尺的像，依次读记相应的 与叉丝横线重合的标尺刻度读数ni,匕，…然后，再逐次减去相同质量的砝码， 读数n1， n2…并作记录5. 用米尺测量平面镜面至标尺的距离R和钢丝原长L6. 将光杠杆取下，并在纸上压出三个足尖痕，用游标卡尺测出后足尖至两 前足尖联机的垂直距离 D7. 用螺旋测微器在钢丝的不同位置测其直径d,并求其平均值五、实验数据与处理：£ ir 5六、误差分析：1. 实验过程中，读数时无法保证绝对静止状态下读数，可能导致实验中的 误差2. 实验中，操作台的震动可能导致实验的误差七、思考题：1、 横轴为伸长量，纵轴为拉力，因为F=(End?b/8DL) AX=KX,斜率为K2、 增加和减少砝码后读数的时间间隔相同。

3、 螺旋测微仪、游标卡尺、钢卷尺、标尺依据：各测量物体的长度仪 器误差分别为：0.004mm0.02mm，0.7mm，0.7mm4、 相同点：原理都是使微小的变化扩大化，然后利用相应的比例求出微小 变化不同点：光杠杆镜测量法中利用了镜面反射原理5、 因为待测量的长度范围不一样，使用不同精度的仪器测量可以减小误差， 使结果更精确6、 测量次数为偶数，然后将数据数量平分后两两对应就可以充分利用所测 得的数据7、 主要原因是金属丝的长度变化是需要时间的，而且变化值也是不稳定的八、附上原始数据：。