實(shí)驗(yàn)01_楊氏模量

1、楊氏模量的測(cè)量楊氏模量的測(cè)量大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)內(nèi) 容容實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器2實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟4數(shù)據(jù)記錄和處數(shù)據(jù)記錄和處理理5實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膙學(xué)習(xí)用靜態(tài)拉伸法測(cè)量金屬絲的楊氏模量學(xué)習(xí)用靜態(tài)拉伸法測(cè)量金屬絲的楊氏模量v學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)用顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度變化學(xué)習(xí)和掌握運(yùn)用顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理和方法的原理和方法v掌握顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用方法掌握顯微鏡的調(diào)節(jié)和使用方法v學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)v進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的不確定度分析進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的不確定度分析實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器楊氏模量測(cè)定儀楊氏模量測(cè)定儀讀數(shù)顯微鏡裝置讀數(shù)顯微鏡裝置砝碼砝碼螺旋測(cè)

2、微計(jì)螺旋測(cè)微計(jì)米尺米尺 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1 1、楊氏模量的物理意義楊氏模量的物理意義：描述材料抵抗形變能：描述材料抵抗形變能力的物理量，該值越大，材料越不容易變形。力的物理量，該值越大，材料越不容易變形。式中式中S S 為金屬絲橫截面積為金屬絲橫截面積L為金屬絲的長(zhǎng)度為金屬絲的長(zhǎng)度 L為其受拉力為其受拉力F后的伸長(zhǎng)量后的伸長(zhǎng)量LL 應(yīng)變應(yīng)變SFLL SFLLE LSFLE楊氏模量定義為：楊氏模量定義為：應(yīng)力應(yīng)力金屬絲橫截面積金屬絲橫截面積S S ：LSFLE楊氏模量定義為：楊氏模量定義為：42dS 式中金屬絲原長(zhǎng)式中金屬絲原長(zhǎng)l 可由米尺測(cè)量，可由米尺測(cè)量， 鋼絲直徑鋼絲直徑d 可可用螺旋測(cè)微

3、儀測(cè)量，外力用螺旋測(cè)微儀測(cè)量，外力mg 可由實(shí)驗(yàn)中鋼絲下可由實(shí)驗(yàn)中鋼絲下面懸掛的砝碼的重力給出，而面懸掛的砝碼的重力給出，而l是一個(gè)微小長(zhǎng)度是一個(gè)微小長(zhǎng)度變化量。變化量。d為細(xì)鐵絲的為細(xì)鐵絲的直徑直徑 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理ldmglE24楊氏模量?jī)x示意圖楊氏模量?jī)x示意圖1. 上梁夾板上梁夾板 2. 上梁水平調(diào)節(jié)鏍鈕上梁水平調(diào)節(jié)鏍鈕 3. 金屬細(xì)絲金屬細(xì)絲 4. 立柱立柱 5. 防擺動(dòng)裝置調(diào)節(jié)鏍鈕防擺動(dòng)裝置調(diào)節(jié)鏍鈕 6. 十字叉絲板十字叉絲板 7. 砝碼盤砝碼盤 8. 望遠(yuǎn)鏡筒鎖緊鏍鈕望遠(yuǎn)鏡筒鎖緊鏍鈕 9. 望遠(yuǎn)鏡筒望遠(yuǎn)鏡筒 10. 支架鎖緊鏍鈕支架鎖緊鏍鈕 11. 磁性底座磁性底座 12. 螺旋底

4、腳螺旋底腳 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理2 2、顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度變化、顯微鏡測(cè)量微小長(zhǎng)度變化 在楊氏模在楊氏模量實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x量實(shí)驗(yàn)測(cè)量?jī)x懸垂的金屬絲懸垂的金屬絲下端連著一個(gè)下端連著一個(gè)十字架叉絲板，十字架叉絲板，用顯微鏡進(jìn)行用顯微鏡進(jìn)行測(cè)量時(shí)，就是測(cè)量時(shí)，就是通過(guò)顯微鏡的通過(guò)顯微鏡的刻劃板與十字刻劃板與十字叉絲的橫線的叉絲的橫線的關(guān)系測(cè)出來(lái)的。關(guān)系測(cè)出來(lái)的。1.87mm細(xì) 絲砝 碼顯 微 鏡0132最 小 分 度0.05分 劃 板十字叉絲實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1 1、調(diào)節(jié)儀器：、調(diào)節(jié)儀器： 先調(diào)節(jié)底腳螺絲，使儀器底座水平，再用上先調(diào)節(jié)底腳螺絲，使儀器底座水平，再用上梁的微調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)夾板的水平，直到穿

5、過(guò)夾板的梁的微調(diào)旋鈕調(diào)節(jié)夾板的水平，直到穿過(guò)夾板的細(xì)絲不靠貼小孔內(nèi)壁。然后調(diào)節(jié)下梁一側(cè)的防擺細(xì)絲不靠貼小孔內(nèi)壁。然后調(diào)節(jié)下梁一側(cè)的防擺動(dòng)裝置，將兩個(gè)螺絲分別旋進(jìn)鉛直細(xì)絲下連接框動(dòng)裝置，將兩個(gè)螺絲分別旋進(jìn)鉛直細(xì)絲下連接框兩側(cè)的兩側(cè)的“V”V”形槽，并與框體之間形成兩個(gè)很小的形槽，并與框體之間形成兩個(gè)很小的間隙，以便能夠上下自由移動(dòng)，又能避免發(fā)生扭間隙，以便能夠上下自由移動(dòng)，又能避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)現(xiàn)象。轉(zhuǎn)和擺動(dòng)現(xiàn)象。2 2、觀察金屬絲伸長(zhǎng)變化、觀察金屬絲伸長(zhǎng)變化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 將顯微鏡筒裝到支架上，插入磁性座，緊將顯微鏡筒裝到支架上，插入磁性座，緊靠定位板直邊。按顯微鏡工作距離大致確

6、定物靠定位板直邊。按顯微鏡工作距離大致確定物鏡與被測(cè)十字叉絲屏的距離之后，用眼睛對(duì)準(zhǔn)鏡與被測(cè)十字叉絲屏的距離之后，用眼睛對(duì)準(zhǔn)鏡筒，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，對(duì)分劃板調(diào)焦，然后沿定位鏡筒，轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡，對(duì)分劃板調(diào)焦，然后沿定位板微移磁性座，在分劃板上找到十字叉絲像，板微移磁性座，在分劃板上找到十字叉絲像，經(jīng)磁性座升降微調(diào)，使微尺分劃板的零線對(duì)準(zhǔn)經(jīng)磁性座升降微調(diào)，使微尺分劃板的零線對(duì)準(zhǔn)十字叉絲的橫線，并微調(diào)目鏡，盡量消除視差。十字叉絲的橫線，并微調(diào)目鏡，盡量消除視差。最后鎖住磁性底座。因顯微鏡成倒像，所以待最后鎖住磁性底座。因顯微鏡成倒像，所以待測(cè)細(xì)絲受力伸長(zhǎng)時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)的十字叉絲向上移測(cè)細(xì)絲受力伸長(zhǎng)時(shí)，視場(chǎng)內(nèi)的十字叉

7、絲向上移動(dòng)；細(xì)絲回縮時(shí)，叉絲向下移動(dòng)。動(dòng)；細(xì)絲回縮時(shí)，叉絲向下移動(dòng)。2 2、觀察金屬絲伸長(zhǎng)變化、觀察金屬絲伸長(zhǎng)變化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 記下待測(cè)細(xì)絲下的砝碼盤加記下待測(cè)細(xì)絲下的砝碼盤加100g100g砝碼時(shí)，目鏡砝碼時(shí)，目鏡中顯示的毫米尺在十字叉絲橫絲上的讀數(shù)中顯示的毫米尺在十字叉絲橫絲上的讀數(shù)，以后在以后在砝碼盤上每增加一個(gè)砝碼盤上每增加一個(gè)m = 200g m = 200g 的砝碼，從屏上讀取的砝碼，從屏上讀取一次數(shù)據(jù)。然后逐一減掉砝碼，又從屏上讀取一組一次數(shù)據(jù)。然后逐一減掉砝碼，又從屏上讀取一組數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)記錄在以下的數(shù)據(jù)表格中。數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)記錄在以下的數(shù)據(jù)表格中。次數(shù)次

8、數(shù)i0123456789（g）10030050070090011001300150017001900尺尺像像讀讀數(shù)數(shù)mm增加砝碼增加砝碼減少砝碼減少砝碼平均值平均值il使用逐差法計(jì)算并求出平均值 55iiilllilil (2)(2)在金屬絲上選不同部位用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量在金屬絲上選不同部位用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量d d3 3、測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度、測(cè)量金屬絲長(zhǎng)度l，金屬絲直徑，金屬絲直徑d。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟(1)(1)用鋼卷尺測(cè)量用鋼卷尺測(cè)量l4 4、 計(jì)算楊氏模量計(jì)算楊氏模量E E及不確定度及不確定度 。5 5、 用作圖法驗(yàn)證胡克定律。用作圖法驗(yàn)證胡克定律。EuldmglE24注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)

9、1 1、在增加砝碼的時(shí)候，應(yīng)該輕拿輕放，盡、在增加砝碼的時(shí)候，應(yīng)該輕拿輕放，盡量不使金屬絲擺動(dòng)。量不使金屬絲擺動(dòng)。2 2、注意維護(hù)金屬絲的平直狀態(tài)，在用螺旋測(cè)、注意維護(hù)金屬絲的平直狀態(tài)，在用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量其直徑時(shí)勿將其扭折，如果作實(shí)驗(yàn)前微計(jì)測(cè)量其直徑時(shí)勿將其扭折，如果作實(shí)驗(yàn)前發(fā)現(xiàn)金屬絲略有彎折，可在砝碼盤上先加上一發(fā)現(xiàn)金屬絲略有彎折，可在砝碼盤上先加上一定量的本底砝碼（約幾百克），使它在伸直的定量的本底砝碼（約幾百克），使它在伸直的狀態(tài)下開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)。狀態(tài)下開(kāi)始做實(shí)驗(yàn)。3 3、在測(cè)完上表數(shù)據(jù)后，應(yīng)先測(cè)值、在測(cè)完上表數(shù)據(jù)后，應(yīng)先測(cè)值l，再測(cè)其它量。，再測(cè)其它量。不確定度評(píng)定不確定度評(píng)定22222222)(1411ldlmEuludulumEu不確定度傳遞公式：不確定度傳遞公式：ldmglE24guumBm31質(zhì)量：mmuulBl31金屬絲長(zhǎng)度：22123004.0)1()(dBdAddBniidAuuummunnddtu直徑：224022222432105545)(14. 1)305. 0(4101305. 0,1