實(shí)驗6拉伸法測定金屬的楊氏模量實(shí)驗指導(dǎo)書

1、拉伸法測定金屬的楊氏模量實(shí)驗指導(dǎo)書1、實(shí)驗儀器清單楊氏模量儀、光杠桿、尺讀望遠(yuǎn)鏡、游標(biāo)卡尺、千分尺、鋼卷尺、祛碼2、實(shí)驗內(nèi)容和教學(xué)要求1）掌握拉伸法測定金屈楊氏模量的方法：本實(shí)驗利用鋼絲在外力拉伸時產(chǎn)生形變，使得鋼絲仲長。根據(jù)胡克定律，在F M鋼絲的彈性限度內(nèi)，鋼絲的應(yīng)力與應(yīng)變成正比：-=ro只要測出在一定的S L受力狀態(tài)下，鋼絲的伸長量 AL就能求出鋼絲的楊氏模量了。2）學(xué)習(xí)用光杠桿放大測量微小長度變化量的方法：不過鋼絲的仲長量的變化是一個微小量，用普通的方法難以測到，必須使這個微小量被放大才能測量。本實(shí)驗用光杠桿法放大微小量，放大方法如下圖所示:從圖1中我們町以看到，當(dāng)鋼絲拉力變化 AF

2、吋長度的變化為AL,此時刻度尺的讀數(shù)就變 化了 AN,而要讀出AN是一件輕而易舉的 事。我們知道：不難得岀：比二空,所以我們可以2DAL = htgO = hO , AN = Dtg20 ? 2D0 ；得到y(tǒng) 8LDAF= 7Td2hN0 乂因為F=Mg,所以有Y = 8LD 嚴(yán)7|dhAN3）學(xué)習(xí)用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。本實(shí)驗不直接計算4F和AN,而是將實(shí)驗中測到的 N和R直接代入最小二 乘法公式屮計算b,和它的不確定度，參看課木 27頁公式（9）、（ 10）與（12）令x = M,尸N，之后再求出楊氏模量 丫和它的不確定度。注意此吋 Y =皂終-7idhh3、重點(diǎn)與難點(diǎn)拿握用光杠桿放大測量微

3、小長度變化量的方法，必需做到能把原理和實(shí)際的儀器狀態(tài)相對應(yīng)。學(xué)會如何把模氏模量儀、光杠桿和尺讀槊遠(yuǎn)鏡三者之間的相對位置調(diào)整好。4、難點(diǎn)指導(dǎo)1）裝置的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在于弄清調(diào)節(jié)儀器的口的而不是盲口地調(diào)節(jié)。首先楊氏模量的平臺要水平，然后光杠桿的后足和前足的放置要能達(dá)到可以真實(shí)地反映鋼絲長度的變化 ，光杠桿的鏡面要垂直于楊 氏模量的平臺。Z后就是尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)了。尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)要達(dá)到幾個目標(biāo)：（a）距離光杠桿約1.5m;（b）尺讀望遠(yuǎn)鏡要水平并與光杠桿的鏡面等高；Ni及依次減圖2 D的渙厘方法示意圖（c） 望遠(yuǎn)鏡和它旁邊的刻度尺必須要相對于光杠桿鏡面的法線成互為對稱的關(guān)系；（d）望遠(yuǎn)鏡里面必須能看到光

4、杠桿的整個鏡面。如果以上口標(biāo)都達(dá)到了，那么再只要調(diào)節(jié)一？個物鏡焦距就能看到刻度尺的像 To當(dāng)刻度尺的像調(diào)節(jié)出來時難題便迎刃而解了。2）實(shí)驗中應(yīng)當(dāng)注意的問題：（a） 光杠桿及鏡尺系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)好，中途不得再任意變動，否則所測數(shù)據(jù)無效。（b）力n、減祛碼要細(xì)心，須用手輕輕托住祛碼托盤，不得碰動儀器；而且 需待鋼絲 伸縮穩(wěn)定后方可讀數(shù)。（c） 在測量鋼絲伸長量過程中，不可中途停頓而改測其他物理量（如d、L、D等），否則若屮途受到另外干擾，則鋼絲的仲長（或縮短）值將發(fā)生變化，導(dǎo)致誤差增大。5、相關(guān)的實(shí)驗數(shù)據(jù)1）每個確碼的質(zhì)量 M為1.000kg,測出依次加一個舷碼時的 一個砥碼時的Ni ；不確定度用最小二

5、乘法的方法計算，即 Ub = Sb2）木實(shí)驗借助望遠(yuǎn)鏡的叉絲來測量 D如右圖2所示：D=10（）E =50 （風(fēng)-B2|）的A滬0.05cm。注意：幾禺不在同一側(cè)時讀數(shù)為一正一負(fù)3）用卷尺測L,其Am=0.05cm；用游標(biāo)卡尺測h，其Am=0.02mm ；用千分尺測d,其Am=0.004mrE 4）數(shù)據(jù)記 錄表格參看表k6、補(bǔ)充的思考題當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡與刻度尺互為對稱關(guān)系時，應(yīng)該看到什么樣的現(xiàn)象才口 J確定對稱關(guān) 系已經(jīng) 調(diào)節(jié)好了？7、實(shí)驗報告書寫綱要要注意報告的格式：1實(shí)驗口的2實(shí)驗原理2實(shí)驗儀器2.2實(shí)驗原理與方法（重點(diǎn)）注意：包描原理描述、公式推導(dǎo)、原理圖等2.3簡要的實(shí)驗步驟（簡要）2.4

6、實(shí)驗注意事項（簡要）3數(shù)據(jù)處理（一）實(shí)驗數(shù)據(jù)記錄表格M(kg) N i(加, NB| (cm) B2 (cm) L(cm) d( 1 kg, d(6kg, h(cm)cm)i(減cm) cm)Jcm)（二）數(shù)據(jù)處理令 x = M y = N1）求相關(guān)系數(shù)rxy -xy3）求d的平均值及不確定度、D的計算值和h、L. D的不確定度d, = ySd = yS- = UA40.0004r =-；Sb 二 lib 二0.0020.05D=50 (風(fēng)-伙 |)=4）求丫及其不確定度LDAF 8LDg丫 一=7id2hAN red2 hbEyUb、2UhUy = EyxY（注意：計算S和平均值吋不需寫過程，但計算 丫和Ey吋應(yīng)把過程寫出來。） 驗結(jié)果楊氏模量的測量結(jié)果：丫二 丫7丫 二（P = 6&3%）說明：不