普通物理實驗報告模量

CCD成像系統(tǒng)測定金屬的楊氏模量CCD成像系統(tǒng)測量微小長度變化用計算法,作圖法和最小二乘法處理數(shù)據(jù)測楊氏模量支架(金屬絲支架,金屬絲等),顯微鏡,CCD成像系統(tǒng)(CCD機,監(jiān)視器),米尺(帶有刀口),螺旋測微器.可移動的平行刀口及基座,金屬梁,砝碼及掛砝碼的掛鉤,讀數(shù)顯微鏡,米尺,游標卡尺,螺旋測微器.根據(jù)定律,材料在彈性限度內,正應力的大小σ與應變ε成正比,即:σ=Eε 對于長為L,截面積為S

的均勻金屬絲,在沿程度方向的外力F=MgF下伸長δL,有σ=S,ε

L,代入(1)式則有E= 其中M為砝碼質量,g為重力加速度,d為金屬絲直徑,L為金屬絲長度,δL為一根規(guī)則矩形梁,兩端自由地放在一對平行的水平刀口上,中點懸掛一重物.在梁的彈性限度之內,如不計梁本身所收重力,梁重點的繞度λ,在λl時,梁材料的楊氏E= 其中l(wèi)為刀口之間的梁的長度,h為梁的寬度,a為梁的厚度,M為砝碼質量, g為 λ為梁中點的繞度.調節(jié)儀器,直到監(jiān)視器屏幕上看到清晰的圖像(細橫刻線位于偏下位置測量金屬絲長度L(1次)和金屬絲直徑d(10次200g砝碼,對應的讀數(shù)為ri.再將所加砝碼逐個減去,記下對應的讀數(shù)為ri';調整支架豎直且兩個支架的刀口水平,將待測材料所制成的矩形梁安放在儀器的刀口上,套上金屬框并使刀刃恰好在儀器兩刀口的中間,再在框下掛一砝碼盤;測出梁的有效長度l(1次),梁的矩形橫斷面的寬a(6次)和厚h(6次調節(jié)讀數(shù)顯微鏡在砝碼盤上順序加砝碼,200g,并讀數(shù)并記錄按相反次序操作一次,順序去下砝碼,讀數(shù)記錄Table1-1i01234567i8Table1-2123456789金屬絲長度:L89.95cm?11.48cm78.47±0.06cm逐差計算法處理數(shù)據(jù)，計算結果表明：δL計算金屬絲的直徑：d于是我們可以得到金屬的楊氏模量及其不確定度E=πd2δL= 綜上所述,所測金屬的楊氏模量為EδL-M圖. =+=y 由(2)我們知,斜4gLK=E= 在直線上取一點A.量得點A的坐標(xa,ya)yy0xayay0由(4),可以求

ya Ey=0.6161x+由(4),可以求得所測金屬的楊氏模

E=Table2-1ICi’01234567Table2-2hai123456矩形梁長度:Lλ=利用(3),代入a和h的平均值求得所測金屬的楊氏模E=在老師的指導下，我們發(fā)現(xiàn)木尺的相對誤差有時竟然比千分尺還小在選擇實驗設備的時候,不能只看儀器上的絕對精度.要具體問題具體分析.CCD測量金屬絲伸長這個實驗比較簡單.老師告訴我們,CCD的辦法很先進,但是卻不如光杠桿來得巧妙.但是,科技進步帶來的總是有正反兩方面的變化,不能因為先進技術讓人感情上覺得少了些過去的”巧妙”而因噎廢食.但是那些很好的實驗技巧里的精華,雖然表面上看不到了,卻仍然會用各種方式流傳下來的.實驗中發(fā)現(xiàn),這些金屬絲都已經(jīng)由于使用的時間過長,經(jīng)歷太多而變得彎彎折折,如果是這樣的金屬絲做琴弦,我是絕對不會去用的,因為那些彎折會嚴重影響它的線性張力響應.我把實驗結果的不確定用讀數(shù)顯微鏡測量梁的彎曲這個實驗難度稍大.主要是操作時一不就碰歪了橫梁或支架,不過后來我發(fā)現(xiàn)讀數(shù)顯微鏡可以”變形”,變形后,進行起來都比較方便.據(jù)說如果實驗時間過長,臺燈會使橫梁變熱,從而改變其楊氏模量,使測量出現(xiàn)誤差.