楊氏模量實(shí)驗(yàn)報(bào)告模

1、課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱：金屬絲楊氏模量的測(cè)定學(xué)院：理學(xué)院專業(yè)班級(jí)：應(yīng)用物理164班學(xué)生姓名：王逸群學(xué)號(hào)：5521016100實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓B610座位號(hào)：041實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第三周星期一下午一點(diǎn)開始一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)會(huì)測(cè)量楊氏模量的一種方法，掌握“光杠桿鏡”測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理。2、學(xué)會(huì)用“對(duì)稱測(cè)量”消除物理誤差。3、學(xué)會(huì)如何依實(shí)際情況對(duì)各個(gè)測(cè)量量進(jìn)行誤差估算。4、練習(xí)用逐差法、作圖法處理數(shù)據(jù)。二、實(shí)驗(yàn)原理：1、物體在外力作用下或多或少都要發(fā)生形變，當(dāng)形變不超過某一限度時(shí)，撤走外力之后形變能隨之消失，這種形變叫彈性形變，發(fā)生彈性形變時(shí)物體內(nèi)部將產(chǎn)生恢復(fù)原狀的應(yīng)力。設(shè)一截面為 S

2、 而且其長(zhǎng)度為L(zhǎng)o的均勻棒狀材料，受拉力 F拉伸時(shí)，伸長(zhǎng)了L，其單位面積所受到的拉力F/S稱為應(yīng)力，而單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量L/L稱為應(yīng)變。根據(jù)胡克定律，在彈性范圍內(nèi)，棒狀固體應(yīng)變與他所受的應(yīng)力成正比，即F/S=EL/LE=FLo/SLE稱為楊氏模量彈性模量E與外力F、物體長(zhǎng)度L以及截面積的大小均無關(guān)，而只取決定于物體的材料本身的性質(zhì)。它是表征固體性質(zhì)的一個(gè)物理量。對(duì)于直徑為D的圓柱形鋼絲，其彈性模量為：E=4FL/d2L2、光杠桿放大原理光杠桿測(cè)量系統(tǒng)由光杠桿反射鏡、傾角調(diào)節(jié)架、標(biāo)尺、望遠(yuǎn)鏡和調(diào)節(jié)反射鏡組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將光杠桿兩前足z尖放在彈性模量測(cè)定儀的固定平臺(tái)上，后足尖放在待測(cè)金屬絲的測(cè)量端面上

3、。當(dāng)金屬絲受力后產(chǎn)生微小伸長(zhǎng)，后足尖便隨著測(cè)量端面一起作微小移動(dòng)，并使得光杠桿繞前足尖轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小角度，從而帶動(dòng)光杠桿反射鏡轉(zhuǎn)相應(yīng)的微小角度，這樣標(biāo)尺的像在光杠桿反射鏡和調(diào)節(jié)反射鏡之間反射，便把這一微小角位移放大成較大的線位移。三、實(shí)驗(yàn)儀器：楊氏模量測(cè)定儀、細(xì)鋼絲、標(biāo)尺、望遠(yuǎn)鏡、卷尺、螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟：（1）調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)1、目測(cè)調(diào)整首先調(diào)整望遠(yuǎn)鏡，使其與光杠桿等高，然后左右平移望遠(yuǎn)鏡與調(diào)節(jié)平面鏡，直到憑目測(cè)從望遠(yuǎn)鏡上方觀察到光桿反射鏡中出現(xiàn)調(diào)節(jié)平面鏡的像，再適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)平面鏡直到出現(xiàn)標(biāo)尺的像。2、調(diào)焦找尺先調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡旋輪，使“十”字叉絲清晰成像；然后調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡焦

4、距，直到標(biāo)尺像和“十”無視差。3、細(xì)調(diào)光路水平觀察望遠(yuǎn)鏡水平叉絲所對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)和光杠桿在標(biāo)尺上的實(shí)際位置是否一致，若明顯不同，則說明入射光與反射光線未沿水平面?zhèn)鞑?，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)平面鏡的俯仰，直到望遠(yuǎn)鏡讀出的數(shù)恰好為其實(shí)際位置為止。調(diào)節(jié)過程中還應(yīng)該兼顧標(biāo)尺像上下清晰度一致，若清晰度不同，則可以適當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡俯仰螺釘（2）測(cè)量數(shù)據(jù)1、首先預(yù)2kg的拉力，將鋼絲拉直，然后逐次改變鋼絲拉力（逐次增加1kg），測(cè)量望遠(yuǎn)鏡水平叉絲對(duì)應(yīng)的讀數(shù)。由于物體受力后和撤銷外力后不是馬上能恢復(fù)原狀，而會(huì)產(chǎn)生彈性滯后效應(yīng)，所以為減小該效應(yīng)帶來的誤差，應(yīng)該在增加拉力和減小拉力過程中各測(cè)一次對(duì)應(yīng)拉力下標(biāo)尺讀數(shù)，然后取兩次

5、結(jié)果的平均值。2、根據(jù)量程及相對(duì)不確定度大小，用鋼卷尺測(cè)量L和H，千分尺測(cè)量D，游標(biāo)卡尺測(cè)量b?？紤]到鋼絲直徑因?yàn)殇摻z截面不均勻而產(chǎn)生誤差，應(yīng)該在鋼絲的不同位置測(cè)量多組D再取平均值。（3）數(shù)據(jù)處理由于在測(cè)量C時(shí)采取了等間距測(cè)量，適合用逐差法處理，故采用逐差法對(duì)視伸長(zhǎng)C求平均值，并估算不確度。其中L、H、b只測(cè)量一次，由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，其不確定度不能簡(jiǎn)單地由量具儀器規(guī)定的誤差限決定，而應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況估算儀器誤差限。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與處理：標(biāo)尺讀數(shù) 單位：cm 的絕對(duì)誤差平均值 =六、誤差分析：1、誤差主要取決于金屬絲的微小變化量和金屬絲的直徑，由于平臺(tái)上的圓柱形卡頭上下伸縮存在系統(tǒng)誤差，用望遠(yuǎn)鏡讀取微小變化量時(shí)存在隨機(jī)誤差。2、測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由于不是絕對(duì)的圓形，故測(cè)出的直徑存在系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。3、實(shí)驗(yàn)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，由于金屬絲沒有絕對(duì)靜止，讀數(shù)時(shí)存在隨機(jī)誤差。4、米尺使用時(shí)常常沒有拉直，存在一定的誤差。七、思考題：1.本實(shí)驗(yàn)中，如何盡量減小系統(tǒng)誤差？多次測(cè)量取平均值。2.本實(shí)驗(yàn)中采用了哪些長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器？選擇它們的依據(jù)又是什么？卷尺、螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺。選擇他們的依據(jù)是他們的精確度不同3.實(shí)驗(yàn)中待測(cè)各量都是長(zhǎng)度，為何采用不同的測(cè)