演示文稿楊氏模量世紀(jì)中科

（優(yōu)選）楊氏模量世紀(jì)中科版目前一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點前言

楊氏模量是工程材料重要的物理性能參數(shù)，也是選擇工程材料的一個重要依據(jù)。

楊氏模量——材料抵抗彈性形變的能力

測量方法：靜態(tài)拉伸法、共振法、簡支梁法、懸臂梁法、脈沖波傳輸法等。本實驗—拉伸法，涉及長度微小變化測量。目前二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗?zāi)康?、了解楊氏模量的物理概念，學(xué)會測量楊氏彈性模量的一種實驗方法。2、掌握用光杠桿放大測量長度微小變化的方法。3、學(xué)會用逐差法處理數(shù)據(jù)。4、學(xué)習(xí)間接不確定度計算及結(jié)果表達(dá)目前三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗原理一、楊氏模量

眾所周知，物體在外力作用下將發(fā)生形變。當(dāng)去除外力，物體能恢復(fù)原來形狀的形變——彈性形變.

棒狀或絲狀物體在軸向外力作用下的彈性形變——拉伸形變。

實驗證明，彈性范圍內(nèi)，拉伸形變遵守胡克定律：目前四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點F/S——單位截面上的垂直作用力（正應(yīng)力或脅強(qiáng)），ΔL/L——物體相對伸長（線應(yīng)變或脅變）。

比例系數(shù)Y——材料的楊氏模量（反抗拉伸形變的能力），不同質(zhì)材料Y不同。于是（直徑為d的金屬絲）目前五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點本實驗用光杠桿測量(筆試考點)二、光杠桿放大原理光杠桿系統(tǒng)由光杠桿反射鏡、測量望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺組成.目前六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點

光杠桿——固定在三角支架上的并可繞水平軸轉(zhuǎn)動的小平面鏡。測量望遠(yuǎn)鏡、標(biāo)尺

光杠桿是如何實現(xiàn)長度微小變化的測量的？目前七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點基本原理：

通過平面鏡反射將長度的微小變化轉(zhuǎn)化成測量光線光點相對于參考標(biāo)尺的移動，來完成測量。目前八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點與杠桿類似！目前九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12

鋼絲上端固定，下端被圓柱夾柱，加載，伸長后足下移目前十頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12根據(jù)幾何關(guān)系得：兩個三角形！目前十一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點12微小伸長轉(zhuǎn)換放大成N測量。目前十二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點三、測金屬絲楊氏模量實驗裝置

金屬絲上端固定，下端于圓柱夾中。夾柱可穿過固定平臺孔上下自由移動。圓柱下端金屬絲掛砝碼。加載，金屬絲伸長，光杠桿后足下移，望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺讀數(shù)變化。目前十三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點ZKY-YM型數(shù)顯轉(zhuǎn)鏡式楊氏模量儀數(shù)字拉力計哪些變化？目前十四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點b=光杠杠常數(shù)即水平卡座長度（游標(biāo)卡尺測）+小螺旋測微計讀數(shù)（調(diào)成整毫米數(shù)如5mm,后腿要在夾具上）儀器2儀器1b=水平卡座長度（游標(biāo)卡尺測），無小螺旋測微計。目前十五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點數(shù)字拉力計施力螺母顯示拉力

Mkg測出六個量計算楊氏模量：目前十六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點四.系統(tǒng)誤差及消減（1）避免金屬絲假伸長

鋼絲自由懸掛不可能拉緊，開始加載會伴有假伸長。方法：測量前預(yù)先加力，拉緊鋼絲。（2）消除伸長滯后效應(yīng)誤差

鋼絲加外力要經(jīng)過一段時間才達(dá)到穩(wěn)定伸長即滯后效應(yīng)。引起誤差。如何減小該誤差？

方法：每次加力后應(yīng)等一段時間（ZKY-YM型：顯示器數(shù)字穩(wěn)定）再讀數(shù)；加載與減載，讀數(shù)平均。為什么？目前十七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點（3）儀器調(diào)整不當(dāng)引起誤差（4）鋼絲銹蝕或長期受力產(chǎn)生金屬疲勞。

導(dǎo)致應(yīng)力集中或塑性形變。及時更換鋼絲。（5）載荷不準(zhǔn)確

望遠(yuǎn)鏡偏離水平；支架不鉛直。

數(shù)字拉力計視值誤差取砝碼銹蝕目前十八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點五.其他測量誤差及估算

L—上下夾具間鋼絲長度。卷尺始端于金屬絲上夾頭下表面即橫梁上表面，另一端于平臺上表面。測量時卷尺與鋼絲不嚴(yán)格平行，誤差可估算2-3mm.D—光杠桿反射鏡轉(zhuǎn)軸至標(biāo)尺的距離。卷尺始端于標(biāo)尺表面，另一端于垂直卡座上表面。鋼卷尺與支架軸線不嚴(yán)格平行，誤差可估算2-3mm.

d—鋼絲直徑。千分尺測，應(yīng)將測點均勻分布在上中下各個位置。儀器誤差取0.004mm.目前十九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點b—光杠桿腿長(光杠桿動足到反射鏡轉(zhuǎn)的距離)(水平卡座長度)。游標(biāo)卡尺測，儀器誤差0.02mm.實驗器材

楊氏模量儀（支架、光杠桿、標(biāo)尺，金屬絲）；望遠(yuǎn)鏡；數(shù)字拉力計；量具盒子（鋼卷尺，游標(biāo)卡尺，螺旋測微計）；

目前二十頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗內(nèi)容及步驟一、調(diào)整楊氏模量儀支架保證夾頭夾緊金屬絲，反射鏡轉(zhuǎn)動靈活。1.接線：拉力傳感信號線接入數(shù)字拉力計，DC連接線連接拉力計電源和背光源。2.打開拉力計電源開關(guān)，預(yù)熱10min。背光源點亮，標(biāo)尺清晰。拉力器面板顯示金屬絲拉力。

3.旋轉(zhuǎn)施力螺母，給金屬絲加預(yù)拉力2-3kg,拉直金屬絲。目前二十一頁\總數(shù)三十一頁\編于二點二、調(diào)整望遠(yuǎn)鏡

1.望遠(yuǎn)鏡正對光杠桿中心（望遠(yuǎn)鏡前沿與平臺板邊緣距離在30cm內(nèi)）；側(cè)面看望遠(yuǎn)鏡軸線平行；調(diào)節(jié)支架上三個螺釘，從目鏡中看到明亮的黃光。2.調(diào)節(jié)目鏡，使十字叉絲清晰；調(diào)節(jié)調(diào)焦手輪，看黃色標(biāo)尺清晰。調(diào)焦手輪目鏡目前二十二頁\總數(shù)三十一頁\編于二點3.調(diào)節(jié)支架螺釘，使十字叉絲橫線與標(biāo)尺刻度線平行，讀數(shù)不超過3.5cm（以免后面加載讀數(shù)超出標(biāo)尺量程）；水平移動支架，使十字縱線對齊標(biāo)尺中心。三、測量（1）各載荷下的標(biāo)尺讀數(shù)加載，依次增加1kg，分別記下讀數(shù)?！跏驾d荷下標(biāo)尺讀數(shù)——每增加1kg載荷的標(biāo)尺讀數(shù)（旋轉(zhuǎn)施力螺母）目前二十三頁\總數(shù)三十一頁\編于二點

數(shù)分鐘后，再依次減載1kg，分別記錄讀數(shù)——每減少1kg載荷的標(biāo)尺讀數(shù)

注意：實驗中不再調(diào)望遠(yuǎn)鏡，施力螺母不要回旋。金屬絲最大拉力不超過12公斤。（2）其他量測量

卷尺測金屬絲長。

卷尺測。

游標(biāo)卡尺測量光杠桿腿長（水平卡座長度）。

螺旋測微計測金屬絲直徑，不同位置測6次以上。目前二十四頁\總數(shù)三十一頁\編于二點實驗記錄與數(shù)據(jù)處理

一、實驗記錄（1）鋼絲直徑測量數(shù)據(jù)表格；（2）加卸載荷標(biāo)尺讀數(shù)記錄表格；（3）D、L、b測量記錄表格

二、用逐差法處理N數(shù)據(jù)

三、計算楊氏模量平均值、不確定度，表達(dá)測量結(jié)果。為什么要用逐差法處理數(shù)據(jù)？（緒論）如何計算不確定度？（間接測量）目前二十五頁\總數(shù)三十一頁\編于二點各直接測量量不確定度計算目前二十六頁\總數(shù)三十一頁\編于二點兩邊取對數(shù)微分得（間接測量）：相對不確定度目前二十七頁\總數(shù)三十一頁\編于二點Y=（2.1±0.3）×1011Pa舉例：

數(shù)據(jù)處理要有較詳細(xì)的計算過程，中間結(jié)果的不確定度可以多取一位。最后結(jié)果不確定度取一位。注意結(jié)果的有效數(shù)字修約規(guī)則和測量結(jié)果的正確表達(dá)。

計算錯誤或測量錯誤目前二十八頁\總數(shù)三十一頁\編于二點1.鋼絲直徑測量數(shù)據(jù)123456測次2.D、L、b測量記錄被測量量具名稱分度值儀器誤差測量讀數(shù)附目前二十九頁\總數(shù)三十一頁\編于二點物理實驗教學(xué)中心3.標(biāo)尺讀數(shù)記錄載荷/kg01234567加載減載標(biāo)尺讀數(shù)逐差值4kg次數(shù)

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9.000注意隨時檢查測量數(shù)據(jù)是否有問題！