用拉伸法測(cè)量金屬絲楊氏模量 - 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)ppt課件

1、教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理儀器設(shè)備儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理本卷須知本卷須知思考題思考題1 1 通過實(shí)驗(yàn)掌握楊氏模量的物理概念及測(cè)量方法通過實(shí)驗(yàn)掌握楊氏模量的物理概念及測(cè)量方法靜力學(xué)拉伸法）靜力學(xué)拉伸法）2 2 掌握用光杠桿法測(cè)量微小長(zhǎng)度的原理和方法掌握用光杠桿法測(cè)量微小長(zhǎng)度的原理和方法3 3 學(xué)會(huì)用逐差法和作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)用逐差法和作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)4 4 理解、學(xué)習(xí)從諸多測(cè)量中分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要理解、學(xué)習(xí)從諸多測(cè)量中分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要誤差來源誤差來源在外力作用下，固體所發(fā)生的形狀變化稱為形變。它在外力作用下，固體所發(fā)生的形狀變化稱為形變。它可分為彈性形變和塑性形變

2、兩種。本實(shí)驗(yàn)中，只研究金可分為彈性形變和塑性形變兩種。本實(shí)驗(yàn)中，只研究金屬絲彈性形變，為此，應(yīng)當(dāng)控制外力的大小，以保證外屬絲彈性形變，為此，應(yīng)當(dāng)控制外力的大小，以保證外力去掉后，物體能恢復(fù)原狀。力去掉后，物體能恢復(fù)原狀。最簡(jiǎn)單的形變是金屬絲受到外力后的伸長(zhǎng)和縮短。金最簡(jiǎn)單的形變是金屬絲受到外力后的伸長(zhǎng)和縮短。金屬絲長(zhǎng)屬絲長(zhǎng)L，截面積為，沿長(zhǎng)度方向施力后，物體的伸長(zhǎng)，截面積為，沿長(zhǎng)度方向施力后，物體的伸長(zhǎng)，則在金屬絲的彈性限度內(nèi)，定義則在金屬絲的彈性限度內(nèi)，定義 F SYL L1 楊氏模量的概念楊氏模量的概念為材料楊氏彈性模量。為材料楊氏彈性模量。 楊氏模量是彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)

3、楊氏模量是彈性材料的一種最重要、最具特征的力學(xué)性質(zhì)，是物體變形難易程度的表征。性質(zhì)，是物體變形難易程度的表征。 光杠桿鏡尺法是一種利用光學(xué)原理把微小長(zhǎng)度的變化加以光杠桿鏡尺法是一種利用光學(xué)原理把微小長(zhǎng)度的變化加以放大后，再進(jìn)行測(cè)量的方法。放大后，再進(jìn)行測(cè)量的方法。tanLxtan 2ADLx 由于由于， 角很小，上兩式可近似為：角很小，上兩式可近似為：Lx ,2AD這樣就可把微小的長(zhǎng)度改變量這樣就可把微小的長(zhǎng)度改變量L , 用可觀的變化量用可觀的變化量A表示，為保證大的放大倍數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)有較大的表示，為保證大的放大倍數(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)有較大的D一般一般為為1.5m左右和較小的左右和較小的 x一般為一

4、般為0.08m左右）。左右）。Fmg砝碼的拉力：砝碼的拉力：鋼絲的截面積：鋼絲的截面積：214Sd帶入楊氏模量的定義公式，可得：帶入楊氏模量的定義公式，可得：28mgLDYd xA 1.楊氏模量測(cè)定儀的調(diào)整楊氏模量測(cè)定儀的調(diào)整2.光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)光杠桿及望遠(yuǎn)鏡尺組的調(diào)節(jié)（1外觀對(duì)準(zhǔn)外觀對(duì)準(zhǔn)調(diào)節(jié)光杠桿與望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)調(diào)節(jié)光杠桿與望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺中部在同一高度上。尺中部在同一高度上。（2鏡外找像鏡外找像缺口、準(zhǔn)星、平面鏡中標(biāo)缺口、準(zhǔn)星、平面鏡中標(biāo)尺像三者在一條水平尺像三者在一條水平 線上。線上。（3鏡內(nèi)找像鏡內(nèi)找像 先調(diào)節(jié)目鏡使叉絲清晰，先調(diào)節(jié)目鏡使叉絲清晰，再調(diào)節(jié)調(diào)焦鈕看清標(biāo)尺像，直到無視差為準(zhǔn)

5、。再調(diào)節(jié)調(diào)焦鈕看清標(biāo)尺像，直到無視差為準(zhǔn)。（4細(xì)調(diào)對(duì)零細(xì)調(diào)對(duì)零或?qū)?zhǔn)標(biāo)尺像零刻線附近或?qū)?zhǔn)標(biāo)尺像零刻線附近的任一刻度線，并記錄讀數(shù)的任一刻度線，并記錄讀數(shù)A0 。3.丈量：采用等增量測(cè)量法。丈量：采用等增量測(cè)量法。（1將依次增減砝碼的讀數(shù)記入表格中。將依次增減砝碼的讀數(shù)記入表格中。（2將相關(guān)長(zhǎng)度量將相關(guān)長(zhǎng)度量L、D、x、d等的測(cè)量數(shù)等的測(cè)量數(shù)據(jù)記入表格。據(jù)記入表格。u 逐差法計(jì)算逐差法計(jì)算A每隔每隔4項(xiàng)相減，得到相當(dāng)于每次加項(xiàng)相減，得到相當(dāng)于每次加4個(gè)砝碼的四次測(cè)量個(gè)砝碼的四次測(cè)量數(shù)據(jù)，然后取平均值計(jì)算數(shù)據(jù)，然后取平均值計(jì)算逐差法。逐差法。 u 計(jì)算楊氏模量計(jì)算楊氏模量Y，及不確定度，及不確定

6、度iiAF28LDYd xK在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，k為常數(shù)。因此可作為常數(shù)。因此可作圖，求出斜率圖，求出斜率k，再計(jì)算楊氏模量：，再計(jì)算楊氏模量：u 作圖法作圖法1.加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn)加減砝碼時(shí)動(dòng)作要平穩(wěn),勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將勿使砝碼托擺動(dòng)。否則將會(huì)導(dǎo)致光杠桿后足尖發(fā)生移動(dòng)。并在每次增減砝碼后，會(huì)導(dǎo)致光杠桿后足尖發(fā)生移動(dòng)。并在每次增減砝碼后，等金屬絲完全不晃動(dòng)時(shí)才能讀數(shù)等金屬絲完全不晃動(dòng)時(shí)才能讀數(shù). 2.在測(cè)量過程中，不能碰動(dòng)各儀器。增加砝碼時(shí)應(yīng)在測(cè)量過程中，不能碰動(dòng)各儀器。增加砝碼時(shí)應(yīng)將砝碼缺口交叉放置。（為什么？）將砝碼缺口交叉放置。（為什么？） 3.對(duì)測(cè)得的一組對(duì)測(cè)得的一組 值值,假如假如 不按比例增減，應(yīng)分析不按比例增減，應(yīng)分析原因后重新測(cè)量。原因后重新測(cè)量。 4.用千分尺測(cè)用千分尺測(cè)d時(shí)，應(yīng)先檢查零點(diǎn)讀數(shù)，并記錄零點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先檢查零點(diǎn)讀數(shù)，并記錄零點(diǎn)誤差。要求對(duì)不同位置處測(cè)誤差。要求對(duì)不同位置處測(cè)6次。次。 A本實(shí)驗(yàn)中分別用了米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微本實(shí)驗(yàn)中分別用了米尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)以及光杠桿望遠(yuǎn)鏡尺組系統(tǒng)四種測(cè)長(zhǎng)儀器，試用計(jì)以及光杠桿望遠(yuǎn)鏡尺組系統(tǒng)四種測(cè)長(zhǎng)儀器，試用不確定度理論說明選擇這些測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)。不確定度理論說明選擇這些測(cè)量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)。定量分析各被測(cè)量中哪一個(gè)量的不確定度對(duì)結(jié)定量分析各被測(cè)量中