大學(xué)物理實驗系列用拉伸法測定鋼絲的楊氏講義-ppt課件

1、用拉伸法測定鋼絲的楊氏模量用拉伸法測定鋼絲的楊氏模量物理實驗中心物理實驗中心目目 錄錄一一. . 實實 驗驗 目目 的的二二. . 實實 驗驗 原原 理理三三. . 注注 意意 事事 項項四四. . 實實 驗驗 內(nèi)內(nèi) 容容五五. . 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 處處 理理實實 驗驗 目目 的的w了解楊氏模量的物理概念，掌握其丈量了解楊氏模量的物理概念，掌握其丈量原理和方法。原理和方法。w學(xué)會用光杠桿丈量微小伸長量的方法。學(xué)會用光杠桿丈量微小伸長量的方法。一一. .胡克定律胡克定律 在外力作用下，固體所發(fā)生的外形變化稱為形變。在外力作用下，固體所發(fā)生的外形變化稱為形變。形變可分為：形變可分為：彈性形變：外力撤除

2、后，物體能完全恢復(fù)原狀的形彈性形變：外力撤除后，物體能完全恢復(fù)原狀的形變。變。 范氏形變：外力較大，撤除后物體不能完全恢復(fù)原范氏形變：外力較大，撤除后物體不能完全恢復(fù)原狀，而留下剩余形變。狀，而留下剩余形變。 本實驗只研討彈性形變。最簡單的彈性形變是棒本實驗只研討彈性形變。最簡單的彈性形變是棒狀物體受外力后的拉長和縮短。狀物體受外力后的拉長和縮短。 設(shè)物體的原長為設(shè)物體的原長為L L，橫截面積為，橫截面積為S S，當(dāng)在長度方向施，當(dāng)在長度方向施加外力加外力F F時，其伸長時，其伸長( (或縮短或縮短) L ) L 。 按照胡克定律，在彈性限制內(nèi)，物體的協(xié)強(qiáng)按照胡克定律，在彈性限制內(nèi)，物體的協(xié)強(qiáng)

3、(F/S)(F/S)與與協(xié)變協(xié)變(L/L)(L/L)成正比。成正比。實實 驗驗 原原 理理二二. .楊氏模量楊氏模量 條形物體如鋼絲沿縱向的彈性模量叫楊氏條形物體如鋼絲沿縱向的彈性模量叫楊氏模量。模量。 丈量楊氏模量的方法有：拉伸法、梁的彎曲法、丈量楊氏模量的方法有：拉伸法、梁的彎曲法、振動法、內(nèi)耗法等等，本實驗采用拉伸法測定楊振動法、內(nèi)耗法等等，本實驗采用拉伸法測定楊氏模量。氏模量。比例系數(shù)比例系數(shù) 稱為楊氏模量。稱為楊氏模量。 它是表征資料性質(zhì)的一個物理量，僅與資料的它是表征資料性質(zhì)的一個物理量，僅與資料的構(gòu)造、化學(xué)成分及其加工制造方法有關(guān)。構(gòu)造、化學(xué)成分及其加工制造方法有關(guān)。LSLFLL

4、SFE.三三. .光杠桿安裝及放大原理光杠桿安裝及放大原理 小平面鏡小平面鏡M M連同直尺、望遠(yuǎn)鏡共同構(gòu)成光杠桿安裝，它可把連同直尺、望遠(yuǎn)鏡共同構(gòu)成光杠桿安裝，它可把微小長度變化放大。微小長度變化放大。 n0 n0為為M M法線方向程度時，望遠(yuǎn)鏡中看到的直尺上的相應(yīng)刻法線方向程度時，望遠(yuǎn)鏡中看到的直尺上的相應(yīng)刻度。度。(n0)(n1)RMMbL aaaaCC n1為當(dāng)鋼絲因懸掛重物而下降為當(dāng)鋼絲因懸掛重物而下降L，導(dǎo)致，導(dǎo)致M的法線方向改動的法線方向改動角時，從角時，從望遠(yuǎn)鏡中看到的直尺上的相應(yīng)刻度。望遠(yuǎn)鏡中看到的直尺上的相應(yīng)刻度。b 平面鏡平面鏡M后一個支點(diǎn)到前兩個支點(diǎn)的間隔后一個支點(diǎn)到前兩

5、個支點(diǎn)的間隔 R鏡面到尺面的間隔鏡面到尺面的間隔 RnnRntg012a由于由于角很小，故有：角很小，故有： ;aatgaa22tg;blaRnnRn012a0122nnRbnRbL那么有：那么有：最后得：最后得：本實驗的放大倍數(shù)本實驗的放大倍數(shù):幾十幾十倍倍,R為為1至至2米米;b為為5至至8厘米厘米.)(2)(2.0101nnSbFRLnnRbSLFLSLFEbNDRLMgNDbMgRLE228412;412DSMgF 01nnnN那么：那么：又：又：令：令：由前實驗安裝分析：由前實驗安裝分析：實實 驗驗 內(nèi)內(nèi) 容容1.1.調(diào)整楊氏彈性模量儀的支架底角螺旋調(diào)整楊氏彈性模量儀的支架底角螺旋H

6、 H，使支架鉛直由支架的鉛錘，使支架鉛直由支架的鉛錘或程度氣泡來確定，然后加重或程度氣泡來確定，然后加重2 2千克不記入作用力千克不記入作用力F F內(nèi)將鋼絲拉內(nèi)將鋼絲拉直，丈量鋼絲長度直，丈量鋼絲長度L L。2.2.調(diào)理光杠桿安裝。調(diào)理光杠桿安裝。 1 1粗調(diào)粗調(diào) 2 2細(xì)調(diào)細(xì)調(diào) 3. 3.記下開場時望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的讀數(shù)記下開場時望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的讀數(shù) ，然后每添加，然后每添加500g500g砝碼記錄一砝碼記錄一次標(biāo)尺讀數(shù)，那么標(biāo)尺讀數(shù)依次為次標(biāo)尺讀數(shù)，那么標(biāo)尺讀數(shù)依次為 ， ，- - ， ，直到添，直到添加了加了5000g5000g為止。為止。 4. 4.依次減少砝碼，每次減依次減少砝碼，每次減500g 500g ，分別記錄各次所對應(yīng)的標(biāo)尺讀，分別記錄各次所對應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)數(shù) ， ，直到，直到 。5.5.在不同位置對鋼絲直徑在不同位置對鋼絲直徑D D測測6 6次，并丈量標(biāo)尺到鏡面的間隔次，并丈量標(biāo)尺到鏡面的間隔R R及光杠桿及光杠桿后支點(diǎn)到前兩個支點(diǎn)的垂直間隔后支點(diǎn)到前兩個支點(diǎn)的垂直間隔b b。10n9n0n0n1n2n10n注注 意意 事事 項項w 充