大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教案1-楊氏彈性模量的測(cè)定

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教案實(shí)驗(yàn)名稱楊氏彈性模量的測(cè)定教學(xué)時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)教學(xué)目的和要求1、掌握伸長法測(cè)量金屬絲楊氏模量的原理和方法；2、掌握用光杠桿測(cè)量長度微小變化量的原理和方法；

3、學(xué)習(xí)光杠桿和尺度望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)與使用；4、學(xué)習(xí)處理數(shù)據(jù)的方法。教學(xué)重點(diǎn)1、伸長法測(cè)量楊氏彈性模量的基本原理。2、光杠桿測(cè)量長度微小變化量的原理和方法。3、鏡尺系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。4、異號(hào)法消除系統(tǒng)誤差和最小二乘法處理數(shù)據(jù)。教學(xué)難點(diǎn)1、鏡尺系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。2、最小二乘法處理數(shù)據(jù)。教學(xué)內(nèi)容1、光杠桿法測(cè)量金屬絲彈性模量的原理及公式；2、彈性模量裝置和鏡尺系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法；3、異號(hào)法消除圓柱體與平臺(tái)孔壁之間的微小摩擦和金屬絲長度變化的滯后引起的系統(tǒng)誤差；4、各物理量的正確測(cè)量方法；5、如何使用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。教學(xué)方法先講授，然后實(shí)際演示操作要點(diǎn)。教學(xué)手段學(xué)生操作，隨堂檢查操作情況。根據(jù)學(xué)生的操作情況將容易犯錯(cuò)的問題做重點(diǎn)提示，學(xué)生可以根據(jù)操作中遇到的具體問題個(gè)別提問。時(shí)間分配講授25分鐘，學(xué)生操作75分鐘。板書設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量關(guān)系式、原理圖和數(shù)據(jù)記錄表格。主要參考資料1、楊述武等，《普通物理實(shí)驗(yàn)》（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007.2、鄭庚興，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2004.3、黃水平，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.4、徐揚(yáng)子，丁益民，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》[M].北京：科學(xué)出版社，2006.5、李蓉，《基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教程》[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2008.6、金重等，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》[M].天津：南開大學(xué)出版社，2000.實(shí)驗(yàn)名稱：楊氏彈性模量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握伸長法測(cè)量金屬絲楊氏模量的原理和方法；2、掌握用光杠桿測(cè)量長度微小變化量的原理和方法；

3、學(xué)習(xí)光杠桿和尺度望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)與使用；4、學(xué)習(xí)處理數(shù)據(jù)的方法。實(shí)驗(yàn)儀器：楊氏模量測(cè)定儀光杠桿尺度顯微鏡鋼卷尺游標(biāo)卡尺螺旋測(cè)微計(jì)砝碼金屬絲實(shí)驗(yàn)原理：1、楊氏模量設(shè)一粗細(xì)均勻的金屬絲長為，截面積為，上端固定，下端懸掛砝碼，金屬絲在外力的作用下發(fā)生形變，伸長。根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，金屬絲的脅強(qiáng)和產(chǎn)生的脅變成正比。即（9-1）或（9-2）式中比例系數(shù)稱為楊氏彈性模量。在國際單位制中，楊氏彈性模量的單位為牛每平方米，記為。在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量鋼絲的楊氏模量，其截面為圓形，其直徑為時(shí)，相應(yīng)的截面積，是較大長度的微小伸長量，無法用一般的長度測(cè)量儀器測(cè)量，因此實(shí)驗(yàn)中用光杠桿法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量公式于是可得實(shí)驗(yàn)中的楊氏模量測(cè)量公式：令，K為砝碼質(zhì)量改變一個(gè)單位時(shí)，望遠(yuǎn)鏡中所見尺的讀數(shù)的變化量，則問題討論1.光學(xué)放大系統(tǒng)的調(diào)整要點(diǎn)是什么？答：外觀對(duì)準(zhǔn)、鏡外找像、鏡內(nèi)找像、細(xì)調(diào)對(duì)零。2.本實(shí)驗(yàn)的若干長度量為什么采用不同的測(cè)量方法？答：根據(jù)誤差理論，物理量的值越小，應(yīng)該采用越精確的測(cè)量儀器、越可靠的測(cè)量方法，這樣才能減小該量測(cè)量的相對(duì)誤差。本實(shí)驗(yàn)中，金屬絲的長度l、標(biāo)尺到平面鏡的垂直別離、光杠桿臂長都是比較大的長度量，量值在7cm～180cm之間，采用了米尺進(jìn)行測(cè)量；金屬絲的直徑較小，在1mm之內(nèi)，采用了螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量；而金屬絲的伸長量大約只有千分之幾毫米，因而采用了光學(xué)放大系統(tǒng)來測(cè)量。附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格重力加速度g=9.795m/s21.鋼絲長度D的測(cè)量：l=2.標(biāo)尺光杠桿鏡面到標(biāo)尺的距離3.光杠桿鏡臂長：4.測(cè)定金屬絲的直徑測(cè)量次數(shù)12345678910直徑d/mm5.測(cè)定鋼絲的k值測(cè)量次數(shù)1234