拉伸法測金屬絲的楊氏模量

1、1靜態(tài)拉伸法測量金屬絲的楊氏模量理學(xué)院物理實驗教學(xué)中心2實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膌學(xué)會測量金屬絲的楊氏模量l掌握光杠桿放大法測量微小長度變化的原理l學(xué)會用逐差法處理數(shù)據(jù)3實驗原理實驗原理 描述固體材料抵抗性變能力的重要物理量是楊氏模量，它反映了材料彈描述固體材料抵抗性變能力的重要物理量是楊氏模量，它反映了材料彈 性形變與內(nèi)應(yīng)力的關(guān)系，它是選擇機械構(gòu)件材料的依據(jù)，是工程技術(shù)中性形變與內(nèi)應(yīng)力的關(guān)系，它是選擇機械構(gòu)件材料的依據(jù)，是工程技術(shù)中常用的參數(shù)之一常用的參數(shù)之一 。 E= F/S /L/L （1） E 楊氏模量，固有屬性，取決于材料楊氏模量，固有屬性，取決于材料 F/S 應(yīng)力；應(yīng)力； L/L 應(yīng)變；應(yīng)

2、變； F、S、L易測易測 L不易測，采用光杠桿法不易測，采用光杠桿法 光杠桿原理光杠桿原理: 用光學(xué)轉(zhuǎn)換放大的方法來測量微小長度變化，即將很難測用光學(xué)轉(zhuǎn)換放大的方法來測量微小長度變化，即將很難測量的量的L 轉(zhuǎn)換為易于測量的標(biāo)尺讀數(shù)差轉(zhuǎn)換為易于測量的標(biāo)尺讀數(shù)差n 。FFLL4實驗原理實驗原理l測量楊氏模量的原理公式F SEL L4NNLAD b24dS162FLDEd bN5實驗原理實驗原理 原理圖原理圖Lb 102tan24NnnDD162FLDEd bN44NDDALbb6實驗儀器實驗儀器楊氏模量測量儀楊氏模量測量儀望遠(yuǎn)鏡鏡組望遠(yuǎn)鏡鏡組7 實驗儀器實驗儀器l楊氏模量測量儀8 實驗儀器實驗儀器

3、l望遠(yuǎn)鏡鏡組9實驗儀器實驗儀器l螺旋測微器l鋼卷尺 測量時須用棘輪。測量者轉(zhuǎn)動螺桿測量時須用棘輪。測量者轉(zhuǎn)動螺桿時對被測物施加壓力的大小，會直接時對被測物施加壓力的大小，會直接影響測量的準(zhǔn)確。當(dāng)測微螺桿端面與影響測量的準(zhǔn)確。當(dāng)測微螺桿端面與被測物接近時，應(yīng)旋轉(zhuǎn)棘輪，直至接被測物接近時，應(yīng)旋轉(zhuǎn)棘輪，直至接觸上被測物時，棘輪自動打滑，發(fā)出觸上被測物時，棘輪自動打滑，發(fā)出嗒嗒嗒嗒聲，此時立即停止旋轉(zhuǎn)棘輪，聲，此時立即停止旋轉(zhuǎn)棘輪，進(jìn)行讀數(shù)。進(jìn)行讀數(shù)。 5.738mm10實驗內(nèi)容與步驟實驗內(nèi)容與步驟l調(diào)平：圓形水準(zhǔn)器的水泡需居中。調(diào)平：圓形水準(zhǔn)器的水泡需居中。(實際操作中實際操作中此步省略此步省略)

4、l光杠桿的調(diào)節(jié)：將光杠桿放置在平臺上，光杠桿光杠桿的調(diào)節(jié)：將光杠桿放置在平臺上，光杠桿的第三個支點搭在黑色圓盤上即可。調(diào)節(jié)光杠桿的第三個支點搭在黑色圓盤上即可。調(diào)節(jié)光杠桿平面鏡的傾角螺釘，使鏡面與平臺大致垂直；平面鏡的傾角螺釘，使鏡面與平臺大致垂直；l調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡筒呈水平且望遠(yuǎn)鏡組與光杠桿鏡面等調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡筒呈水平且望遠(yuǎn)鏡組與光杠桿鏡面等高，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)反射鏡的傾角螺絲，使調(diào)節(jié)反射鏡高，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)反射鏡的傾角螺絲，使調(diào)節(jié)反射鏡鏡面與光杠桿鏡面基本平行。沿著望遠(yuǎn)鏡筒上方鏡面與光杠桿鏡面基本平行。沿著望遠(yuǎn)鏡筒上方的準(zhǔn)星看光杠桿小鏡，通過調(diào)整使望遠(yuǎn)鏡筒的鏡的準(zhǔn)星看光杠桿小鏡，通過調(diào)整使望遠(yuǎn)鏡筒的鏡頭與調(diào)節(jié)反射

5、鏡在光杠桿小鏡完全成像；頭與調(diào)節(jié)反射鏡在光杠桿小鏡完全成像；l調(diào)整調(diào)節(jié)反射鏡，使眼睛在望遠(yuǎn)鏡上方的準(zhǔn)星位調(diào)整調(diào)節(jié)反射鏡，使眼睛在望遠(yuǎn)鏡上方的準(zhǔn)星位置能看到光杠桿小鏡中出現(xiàn)標(biāo)尺的像；如沒有，置能看到光杠桿小鏡中出現(xiàn)標(biāo)尺的像；如沒有，則可微動望遠(yuǎn)鏡鏡組，及調(diào)整光杠桿小鏡子的傾則可微動望遠(yuǎn)鏡鏡組，及調(diào)整光杠桿小鏡子的傾角；角；l將望遠(yuǎn)鏡筒對準(zhǔn)光杠桿小鏡中標(biāo)尺的像，在望遠(yuǎn)將望遠(yuǎn)鏡筒對準(zhǔn)光杠桿小鏡中標(biāo)尺的像，在望遠(yuǎn)鏡中調(diào)出標(biāo)尺清晰的像。此部需要調(diào)節(jié)鏡頭的左鏡中調(diào)出標(biāo)尺清晰的像。此部需要調(diào)節(jié)鏡頭的左右方向，傾角螺絲及調(diào)焦旋鈕；右方向，傾角螺絲及調(diào)焦旋鈕；11實驗內(nèi)容與步驟實驗內(nèi)容與步驟l調(diào)整望遠(yuǎn)鏡目鏡看清

6、十字叉絲，選定其中一調(diào)整望遠(yuǎn)鏡目鏡看清十字叉絲，選定其中一條水平線作為準(zhǔn)線。讀數(shù)時需讀此準(zhǔn)線與標(biāo)條水平線作為準(zhǔn)線。讀數(shù)時需讀此準(zhǔn)線與標(biāo)尺像的相交位置；尺像的相交位置；l按下數(shù)顯測力秤的按下數(shù)顯測力秤的“開開/關(guān)關(guān)”鍵，顯示器顯示鍵，顯示器顯示“0.000”后用液壓加力盒的調(diào)節(jié)桿加力。先后用液壓加力盒的調(diào)節(jié)桿加力。先測量加載過程，從測量加載過程，從14kg（注意顯示器顯示（注意顯示器顯示14.000）開始，每隔）開始，每隔1kg記錄一次讀數(shù)直到記錄一次讀數(shù)直到23kg，讀取，讀取10組數(shù)據(jù)。繼續(xù)加載大于組數(shù)據(jù)。繼續(xù)加載大于23kg后再進(jìn)行減載（以消除空程誤差），從后再進(jìn)行減載（以消除空程誤差），

7、從23kg讀回到讀回到14kg。數(shù)據(jù)記入表格；觀測完畢應(yīng)將。數(shù)據(jù)記入表格；觀測完畢應(yīng)將液壓調(diào)節(jié)旋桿調(diào)至最外，顯示液壓調(diào)節(jié)旋桿調(diào)至最外，顯示0.000后關(guān)閉儀后關(guān)閉儀器電源；器電源；12 實驗內(nèi)容與步驟實驗內(nèi)容與步驟l用鋼卷尺測出調(diào)節(jié)反射鏡至標(biāo)尺的距離用鋼卷尺測出調(diào)節(jié)反射鏡至標(biāo)尺的距離D, D=0.3cm ；l鋼絲長度用鋼卷尺測，測裸金屬絲的長度鋼絲長度用鋼卷尺測，測裸金屬絲的長度即可，即可，L=0.2cm。l取下光杠桿取下光杠桿 ，將其在白紙上輕按一下，即，將其在白紙上輕按一下，即可得到其三個支點的位置。通過作圖，量可得到其三個支點的位置。通過作圖，量出等腰三角形的高出等腰三角形的高b, b=

8、0.05cm ；l測量鋼絲直徑使用螺旋測微器，選擇金屬測量鋼絲直徑使用螺旋測微器，選擇金屬絲上、中、下三處測量，且每處都在相互絲上、中、下三處測量，且每處都在相互垂直垂直 的方向各測一次，共測六組數(shù)據(jù)，求的方向各測一次，共測六組數(shù)據(jù)，求其平均值。其平均值。 13數(shù)據(jù)處理l原始數(shù)據(jù)表格原始數(shù)據(jù)表格l用逐差法處理數(shù)據(jù)用逐差法處理數(shù)據(jù)l計算計算Sd ,d, Sn , N, E , E1415d222?(mm)ddS 儀1儀1221 6?( N /m)F L DEdb N? %EE2?(N/m )EEEE2?(N/m )EE 儀1=0.005mm 儀2=0.5mm F=5kg F= 0.01kg222?(mm)NNS 儀2儀2 = ? mm 16實驗注意事項l零點修正值零點修正值 的記錄；的記錄；l同一位置處記兩次標(biāo)尺讀數(shù)；同一位置處記兩次標(biāo)尺讀數(shù)；l整個測量過程中盡量少走動，動作要輕