拉伸法測彈性模量實驗報告

--#-步驟與操作方法：.組裝、調(diào)整實驗儀器調(diào)整平面鏡的安放位置和俯仰角度以確保其能夠正常工作。調(diào)整望遠鏡的未知，使其光軸與平面鏡的中心法線同高且使望遠鏡上方的照門、準星及平面鏡位于同一直線上。調(diào)節(jié)標尺，使其處于豎直位置。通過望遠鏡的照門和準星直接觀察平面鏡，其中是否課件標尺的像來確定望遠鏡與平面鏡的準直關(guān)系，以保證實驗能夠順利進行。調(diào)節(jié)望遠鏡，使其能夠看清十字叉絲和平面鏡中所反射的標尺的像，同時注意消除視差。.測量打開彈性模量拉伸儀，在金屬絲上加載拉力（通過顯示屏讀數(shù)）當拉力達到10.00kg時，記下望遠鏡中標尺的刻度值n1，然后以每次1.00kg增加拉力并記錄數(shù)據(jù)，直到25.00kg止。用鋼尺單次測量鋼絲上下夾頭之間的距離得到鋼絲長度1。用卡尺測量或者直接獲得光杠桿常數(shù)b。用望遠鏡的測距絲和標尺值，結(jié)合公式計算出尺鏡距離B。用螺旋測微器在不同位置測量鋼絲直徑8次（注意螺旋測微器的零點修正）數(shù)據(jù)記錄與處理：以下是實驗中測得的原始數(shù)據(jù):1.鋼絲的長度L=401.2mm2.鋼絲的直徑n12345678D(mm)0.8000.7990.7990.7960.7950.7940.7960.792（其中螺旋測微器的零點漂移值A=-0.01mm已包含）3.由望遠鏡測得的差絲讀數(shù)N1=44.8mmN2=63.8mm4.光杠桿常數(shù)（實驗室給出）b=（84.0±0.5）mm5.鋼絲加載拉力及對應的標尺刻度n12345678m(kg)10.0111.0012.0013.0114.0215.0016.0117.00ni(mm)62.363.264.465.166.067.067.968.8n910111213141516m(kg)18.0119.0020.0021.0122.0022.9924.0025.01ni(mm)69.770.771.872.573.474.275.376.1未加載拉力時，標尺讀數(shù)為n0=53.4mm

結(jié)果與分析：鋼絲長度測量值的不確定度為Ai=0.5mm,鋼絲長度為l=401.2±0.5mmn12345678D(mm)0.8000.7990.7990.7960.7950.7940.7960.792平均值=0.79638mmDi—Davg=0.003630.00263 0.00263-0.00037-0.00137-0.00237-0.00037-0.00437(ADi『2=1.31E-056.89E-066.89E-061.41E-071.89E-065.64E-061.41E-071.91E-05Sum=5.39E-05n=8 v=7Sd_avg=0.000980843平均值的實驗標準差t0.95=2.36Ua=t0.95*Sd0.00231479mmUb=0.005mmUD=0.005509832修約后的UD=0.005mmD的最終值D=0.796±0.005 mm尺鏡距離BN1=44.8mmN2=63.8mmNA=N2-N1=19.0mmAi=0.5mmAN的最終值=19.0±0.5mm1f,B=-fAN=2P950.0mmB的最終值B=950.0±0.5mm光杠桿常數(shù)b=84.0±0.5mm將加載拉力數(shù)據(jù)和相應的標尺讀數(shù)轉(zhuǎn)化為F以N為單位，ni以m為單位，得到如下n12345678F(N)98.098107.800117.600127.498137.396147.000156.898166.600ni(m)0.06230.06320.06440.06510.06600.06700.06790.0688n910111213141516F(N)176.498186.200196.000205.898215.600225.302235.200245.098ni(m)0.06970.07070.07180.07250.07240.07420.07530.0761對上表數(shù)據(jù)進行處理，使用MLSXavg=171.543Yavg=0.069n12345678Xi-Xavg-73.445-63.743-53.943-44.045-34.147-24.543-14.645-4.943AxA2i5394.14974063.15412909.83381939.95101166.0091602.3527214.472424.4320△xi*yi-4.575615-4.0285-3.47392-2.867321-2.25369-1.64437-0.994387-0.340069n910111213141516Xi-Xavg4.95514.65724.45734.35544.05753.75963.65773.555△xA2i24.5533214.831598.15101180.27461941.03032890.04354052.22965410.3564△xi*yi0.345371.036251.756022.4907463.1897353.9889274.7933815.597545SUM((xi-xavg)*yi)=3.020057425SUM((xi-xavg)A2)=32625.8246B=9.25665*10-5A=0.0534由以上數(shù)據(jù)可得：n=9.25665*10-5F+0.0534,即k=9.25665*i0-5i iF與ni的關(guān)系圖及其二乘法線性回歸如下圖所示:F-ni關(guān)系圖ni(m)F(N)yF-ni關(guān)系圖ni(m)F(N)y=9E-05x+0.0533結(jié)合以上有關(guān)數(shù)據(jù)，可以得到=1.9699968*10iiPa「 8=1.9699968*10iiPaE= = 兀D2bk 兀*(0.000796)2*0.084*(9.25665*10-5)下面計算E的相關(guān)不確定度：相關(guān)量的值及其不確定度如下:D0.000796UD0.000005l0.4012Ul0.0005b0.084Ub0.0005B0.95UB0.0005又已矢口UE=(UU)2+(U)2+(2U)2+(U)2代入相關(guān)已知數(shù)據(jù)，可以得到Ue=2751552554.69,修約后為UE=3*109得到E的最終結(jié)果為E=（1.97±0.03）*10iiPa討論、建議與質(zhì)疑：.光杠桿的測量原理為以下兩個性質(zhì)的組合：絕對光路可逆原理，幾何上的相似三角形性質(zhì)。它利用光傳播的直線性、可逆性，使人眼通過望遠鏡觀測到的標尺讀數(shù)（長度）與鋼絲的型變量，在幾何上通過相似三角形的關(guān)系聯(lián)系起來，另外通過平面鏡的反射性質(zhì)，又再次將型變量在之前的基礎上放大至兩倍，綜上起到放大微小變化量的結(jié)果。放大倍數(shù)與光杠桿常數(shù)b，尺鏡距離B有關(guān)（可以認為與這兩者比例B/b成正比關(guān)系）。當系統(tǒng)給定的光杠桿常數(shù)b固定時，在可讀數(shù)的范圍內(nèi)增加尺鏡距離B，可以增大放大倍率從而提高尺鏡法測量微小變化量的靈敏度。.在實驗中測量一個物理量，需要綜合考慮測量的方便程度和該物理量所需的精密程度。在平衡這兩者的基礎上選擇合適的實驗儀器，因此在實驗中，不同的物理量是用不同的測量儀器來測量的。實驗中測量誤差最大的值為鋼絲的長度，因為鋼尺量程不夠，是用兩把鋼尺重疊的方法測量，在讀數(shù)時會造成鋼尺位移；另外該物理量僅測量一次，都會造成產(chǎn)生較大的誤差。改進建議是是用較大量程的鋼尺進行測量。.本實驗的操作過程并不復雜，但是將微觀尺度的化學鍵作用同宏觀的金屬絲形變聯(lián)系起來，體現(xiàn)了物理學上用宏觀體現(xiàn)微觀性質(zhì)的一種思想；另外實驗中所是用的光杠桿尺鏡測量法也提供了一種微小變量的