拉伸法测金属丝的杨氏模量.ppt

静态拉伸法测量金属丝的静态拉伸法测量金属丝的杨氏模量杨氏模量李松 讲师理学院物理实验教学中心实验目的实验目的l学会测量金属丝的杨氏模量l掌握光杠杆放大法测量微小长度变化的原理l学会用逐差法处理数据实验原理实验原理 描述固体材料抵抗性变能力的重要物理量是杨氏模量，它反映了材料弹描述固体材料抵抗性变能力的重要物理量是杨氏模量，它反映了材料弹 性形变与内应力的关系，它是选择机械构件材料的依据，是工程技术中性形变与内应力的关系，它是选择机械构件材料的依据，是工程技术中常用的参数之一常用的参数之一 E= F/S /∆L/L （（1）） E ─ 杨氏模量，固有属性，取决于材料杨氏模量，固有属性，取决于材料 F/S ─ 应力；应力； ∆L/L ─ 应变；应变； F、、S、、L易测易测 ∆L不易测，采用光杠杆法不易测，采用光杠杆法 光杠杆原理光杠杆原理: 用光学转换放大的方法来测量微小长度变化，即将很难测用光学转换放大的方法来测量微小长度变化，即将很难测量的量的∆L 转换为易于测量的标尺读数差转换为易于测量的标尺读数差∆n 。

FFL∆L实验原理实验原理l测量杨氏模量的原理公式实验原理实验原理 原理图原理图实验仪器实验仪器杨氏模量测量仪杨氏模量测量仪望远镜镜组望远镜镜组 实验仪器实验仪器l杨氏模量测量仪 实验仪器实验仪器l望远镜镜组实验仪器实验仪器l螺旋测微器l钢卷尺 测量时须用棘轮测量者转动螺杆测量时须用棘轮测量者转动螺杆时对被测物施加压力的大小，会直接时对被测物施加压力的大小，会直接影响测量的准确当测微螺杆端面与影响测量的准确当测微螺杆端面与被测物接近时，应旋转棘轮，直至接被测物接近时，应旋转棘轮，直至接触上被测物时，棘轮自动打滑，发出触上被测物时，棘轮自动打滑，发出"嗒嗒嗒嗒"声，此时立即停止旋转棘轮，声，此时立即停止旋转棘轮，进行读数进行读数 5.738mm实验内容与步骤实验内容与步骤l调平：圆形水准器的水泡需居中调平：圆形水准器的水泡需居中实际操作中实际操作中此步省略此步省略) l光杠杆的调节：将光杠杆放置在平台上，光杠杆光杠杆的调节：将光杠杆放置在平台上，光杠杆的第三个支点搭在黑色圆盘上即可调节光杠杆的第三个支点搭在黑色圆盘上即可。

调节光杠杆平面镜的倾角螺钉，使镜面与平台大致垂直；平面镜的倾角螺钉，使镜面与平台大致垂直；l调节望远镜筒呈水平且望远镜组与光杠杆镜面等调节望远镜筒呈水平且望远镜组与光杠杆镜面等高，调节调节反射镜的倾角螺丝，使调节反射镜高，调节调节反射镜的倾角螺丝，使调节反射镜镜面与光杠杆镜面基本平行沿着望远镜筒上方镜面与光杠杆镜面基本平行沿着望远镜筒上方的准星看光杠杆小镜，通过调整使望远镜筒的镜的准星看光杠杆小镜，通过调整使望远镜筒的镜头与调节反射镜在光杠杆小镜完全成像；头与调节反射镜在光杠杆小镜完全成像；l调整调整调节反射镜调节反射镜，使眼睛在望远镜，使眼睛在望远镜上方的准星上方的准星位位置能看到置能看到光杠杆小镜中出现标尺的像光杠杆小镜中出现标尺的像；；如没有，如没有，则可微动望远镜镜组，及则可微动望远镜镜组，及调整光杠杆小镜子的倾调整光杠杆小镜子的倾角；角；l将望远镜筒对准将望远镜筒对准光杠杆小镜中标尺的像，在望远光杠杆小镜中标尺的像，在望远镜中调出标尺清晰的像此部需要调节镜头的左镜中调出标尺清晰的像此部需要调节镜头的左右方向，倾角螺丝及调焦旋钮；右方向，倾角螺丝及调焦旋钮；实验内容与步骤实验内容与步骤l调整望远镜目镜看清十字叉丝，选定其中一调整望远镜目镜看清十字叉丝，选定其中一条水平线作为准线。

读数时需读此准线与标条水平线作为准线读数时需读此准线与标尺像的相交位置；尺像的相交位置；l按下数显测力秤的按下数显测力秤的“开开/关关”键，显示器显示键，显示器显示“0.000”后用液压加力盒的调节杆加力先后用液压加力盒的调节杆加力先测量加载过程，从测量加载过程，从14kg（注意显示器显示（注意显示器显示14.000）开始，每隔）开始，每隔1kg记录一次读数直到记录一次读数直到23kg，读取，读取10组数据继续加载大于组数据继续加载大于23kg后后再进行减载（以消除空程误差），从再进行减载（以消除空程误差），从23kg读读回到回到14kg数据记入表格；观测完毕应将液数据记入表格；观测完毕应将液压调节旋杆调至最外，显示压调节旋杆调至最外，显示0.000后关闭仪器后关闭仪器电源；电源； 实验内容与步骤实验内容与步骤l用钢卷尺测出调节反射镜至标尺的距离用钢卷尺测出调节反射镜至标尺的距离D, ∆D=0.3cm ；；l钢丝长度用钢卷尺测，测裸金属丝的长度钢丝长度用钢卷尺测，测裸金属丝的长度即可，即可，∆L=0.2cml取下光杠杆取下光杠杆 ，将其在白纸上轻按一下，即，将其在白纸上轻按一下，即可得到其三个支点的位置。

通过作图，量可得到其三个支点的位置通过作图，量出等腰三角形的高出等腰三角形的高b, ∆b=0.05cm ；；l测量钢丝直径使用螺旋测微器，选择金属测量钢丝直径使用螺旋测微器，选择金属丝上、中、下三处测量，且每处都在相互丝上、中、下三处测量，且每处都在相互垂直垂直 的方向各测一次，共测六组数据，求的方向各测一次，共测六组数据，求其平均值其平均值 数据处理l原始数据表格原始数据表格l用逐差法处理数据用逐差法处理数据l计算算Sd ,∆d, Sn , ∆N, E , ∆E次数次数拉力示数拉力示数/kg标尺尺读数数/mm逐差逐差值/mm加加载减减载平均平均014.00N1=｜｜n5-n0｜｜115.00N2=｜｜n6-n1｜｜216.00N3=｜｜n7-n2｜｜317.00N4=｜｜n8-n3｜｜418.00N5=｜｜n9-n4｜｜519.00N平均平均620.00SN721.00D= ±±0.3cm822.00L= ±±0.2cm923.00b= ±±0.05 cm 次数次数测量量值123456Sdd/mm∆仪1=0.005mm ∆仪2=0.5mm F=5kg ∆F= 0.01kg  = ? mm 实验注意事项l零点修正值零点修正值  的记录；的记录；l同一位置处记两次标尺读数；同一位置处记两次标尺读数；l整个测量过程中尽量少走动，动作要轻整个测量过程中尽量少走动，动作要轻,保持整个测量装置稳定。

如果发生变动保持整个测量装置稳定如果发生变动必须重新调节，重新开始实验；必须重新调节，重新开始实验；l不要用手触摸光学仪器的光学表面，擦不要用手触摸光学仪器的光学表面，擦拭时要用镜头纸拭时要用镜头纸。