大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)-拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏模量

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)-拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏模量(已批閱)僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝PAGE2精品資料實(shí)驗(yàn)題目：用拉伸法測(cè)鋼絲的楊氏模量 13+39+33=85實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰捎美旆y(cè)定楊氏模量，掌握利用光杠桿測(cè)定微小形變地方法。在數(shù)據(jù)處理中，掌握逐差法和作圖法兩種數(shù)據(jù)處理的方法實(shí)驗(yàn)儀器:楊氏模量測(cè)量?jī)x（包括光杠桿，砝碼，望遠(yuǎn)鏡，標(biāo)尺），米尺，螺旋測(cè)微計(jì)。實(shí)驗(yàn)原理：在胡克定律成立的范圍內(nèi)，應(yīng)力F/S和應(yīng)變?chǔ)/L之比滿(mǎn)足E=（F/S）/（ΔL/L）=FL/（SΔL）其中E為一常量，稱(chēng)為楊氏模量，其大小標(biāo)志了材料的剛性。實(shí)驗(yàn)原理圖如右圖：當(dāng)θ很小時(shí)，tan/實(shí)驗(yàn)原理圖如右圖：當(dāng)θ很小時(shí)，tan/ll長(zhǎng)。由光的反射定律可以知道，鏡面轉(zhuǎn)過(guò)θ，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)2θ，而且有：tan22bD故：L b ，即是Lbll (2D) (2D)那么E2DLF，最終也就可以用這個(gè)表達(dá)式來(lái)確定楊氏模量E。Slb實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：調(diào)節(jié)儀器F重合。精品資料精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝PAGE3面共面。ΔL的關(guān)鍵部件。光杠桿的鏡面（1）和刀口（3）口和支腳尖應(yīng)共面。處于同等高度，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡視度圈（4），使目鏡內(nèi)分劃板刻線（叉絲）清晰，用手輪（5）調(diào)焦，使標(biāo)尺像清晰。測(cè)量m0r0作為鋼絲的起始長(zhǎng)度。500g砝碼（3500g），500grir’i，取兩組對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的平均值r。iLD，以及光杠桿的臂長(zhǎng)l。數(shù)據(jù)處理逐差法用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)金屬絲直徑d，上、中、下各測(cè)2次，共6次，然后取平均值。將r每i隔四項(xiàng)相減，得到相當(dāng)于每次加2000g的四次測(cè)量數(shù)據(jù)，如設(shè)b0

rr，b4 0

rr，5 1br2 6

r和b2

rr7 3

并求出平均值和誤差。將測(cè)得的各量代入式（5）計(jì)算E，并求出其誤差（ΔE/E和ΔE），正確表述E的測(cè)量結(jié)果。作圖法把式（5）改寫(xiě)為精品資料精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝PAGE5r2DLF/(SlE)MF （6）i i i其中M2DL/(SlE)，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，M是一個(gè)常量，若以ri為縱坐標(biāo)，F(xiàn)i為橫坐標(biāo)作圖應(yīng)得一直線，其斜率為M。由圖上得到M的數(shù)據(jù)后可由式（7）計(jì)算楊氏模量E2DL/(SlM) （7）注意事項(xiàng)位置有任何變動(dòng)，特別在加減砝碼時(shí)要格外小心，輕放輕取。調(diào)望遠(yuǎn)鏡。調(diào)目鏡可以看清叉絲，調(diào)聚焦旋鈕可以看清標(biāo)尺。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)中給定的基本數(shù)據(jù)如下：一個(gè)砝碼的質(zhì)量m=（500±5）g，Δm=5g，ΔD=2mm，ΔL=2mm，Δl=0.2mm實(shí)驗(yàn)中測(cè)量得到的數(shù)據(jù)如下：d（六次測(cè)量結(jié)果上部：0.286mm，0.285mm中部：0.284mm，0.285mm下部：0.286mm，0.282mm鋼絲原長(zhǎng)L=94.10cm，光杠桿的臂長(zhǎng)l=7.20cm，標(biāo)尺到平面鏡的距離D=126.20cm加砝碼過(guò)程刻度減砝碼過(guò)程刻度平均值(cm)（cm）（cm）r04.804.784.79r16.016.086.045r27.247.297.265r38.548.508.52r49.749.819.775r511.0211.0811.05r612.3212.3612.34r713.5013.5013.50表一：增減砝碼過(guò)程中刻度指示的變化數(shù)據(jù)處理：金屬絲直徑的平均值d0.2860.2850.2840.2850.2860.282mm0.285mm6金屬絲直徑的標(biāo)準(zhǔn)差(0.2860.285)2(0.2850.285)2(0.2840.285)2(0.2850.285)2(0.2860.285)2(0.2820.285)2mm0.0015mmd 61那么它的展伸不確定度為△B如何求得？(t (t 0.990nd)2(kPd0.990

)2mm0.005mm,P0.990B)B)2(4.030.0015)2(2.580.005C63b0=r4-r0=4.99cm，b1=r5-r1=5.00cm，b2=r6-r2=5.07cm，b3=r7-r3=4.98cm其平均值b4.995.005.074.98cm4其標(biāo)準(zhǔn)差 (4.995.01)2(5.005.01)2(5.075.01)2(4.985.01)2cmb 41那么b的展伸不確定度為：△B如何求得？不等于0.05(t (t 0.990nb)2(kPb0.990

)2cm0.175cm,P0.997B)2(5.840.041)2B)2(5.840.041)2(2.580.05C43Slb lbd2精品資料精品資料僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝PAGE6E8DLFlbd2

8126.20cm94.10cm29.8N3.147.20cm(0.0285cm)2

2.024107N/cm2那么有最大不確定度E=D+L+M+2d+l+b

2 + 2

20+2+

0.2

+0.1750.087E D L M d l b 1262.0 941.0 2000 0.285 72.0 5.01所以ΔE=0.175×107N/cm2最終結(jié)果為:EEE(2.0240.175)107N/cm2,P0.990不確定度保留1-2位有效數(shù)字再用圖象法處理：r/cm1412108640 5 10 15 20 25 30 35 0/N圖一：r-F圖利用ORIGIN讀出斜率為M=0.25013，那么根據(jù)公式計(jì)算得21262.0941.0E2DL/(SlM)13.14(0.285)27.20.250134

N/cm22.067107N/cm2逐差法與圖像法相對(duì)誤差：

|E逐差法E

E圖像法

|2.0672.0242.12%2.024逐差法精品資料精品資料PAGEPAGE7僅供學(xué)習(xí)與交流，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝氏模量。其中用逐差法和作圖法所得到的結(jié)果基本一致，可以認(rèn)為結(jié)果是可靠的。