大學物理實驗楊氏模量

關(guān)于大學物理實驗楊氏模量內(nèi)容實驗目的1實驗儀器2實驗原理3實驗內(nèi)容和步驟4數(shù)據(jù)記錄和處理5第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗目的掌握用伸長法測量金屬絲楊氏模量的方法理解光杠桿測量長度微小變化的原理學會用逐差法處理數(shù)據(jù)進行測量結(jié)果的不確定度分析第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗儀器楊氏模量測定儀螺旋測微計游標卡尺米尺砝碼待測金屬絲第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗原理1、楊氏模量的物理意義：描述材料抵抗形變能力的物理量，該值越大，材料越不容易變形。式中S為金屬絲橫截面積：L為金屬絲的長度

L為其受拉力F后的伸長量應變楊式模量定義為：第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗原理金屬絲橫截面積S：楊式模量定義為：式中金屬絲原長L可由米尺測量，鋼絲直徑d可用螺旋測微儀測量，外力F可由實驗中鋼絲下面懸掛的砝碼的重力給出，而ΔL是一個微小長度變化量，本實驗利用光杠桿的光學放大作用實現(xiàn)對金屬絲微小伸長量

L的間接測量。d為細鐵絲的直徑第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗原理2、光杠桿測量長度的微小變化：楊氏模量測定儀：核心部件是光杠桿系統(tǒng)（由光杠桿鏡架與望遠鏡組成）。第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天1-金屬絲2-光杠桿

3-平臺4-掛鉤5-砝碼6-三角底座7-標尺

8-望遠鏡

楊氏模量儀示意圖第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天光杠桿常數(shù)

b光杠桿原理bf1f2f3Db△Lθθθ光杠桿放大原理圖第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天Db△Lθθθ光杠桿放大原理圖第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天Db△Lθθθ光杠桿放大原理圖

叫光杠桿放大率光杠桿的作用在于將微小的伸長量

L放大為豎尺上的位移l。l

叫ΔL

的光杠桿放大量第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天

第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天尺讀望遠鏡組：測量時，望遠鏡水平地對準光杠桿鏡架上的平面反射鏡，經(jīng)光杠桿平面鏡反射的標尺虛象又成實象于分劃板上，從兩條視距線上可讀出標尺像上的讀數(shù)。第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天實驗內(nèi)容和步驟1、調(diào)節(jié)儀器：調(diào)節(jié)光杠桿和望遠鏡：（1）調(diào)整望遠鏡水平,光杠桿平面鏡豎直（2）調(diào)整望遠鏡與光杠桿平面鏡高度相同（3）沿望遠鏡外側(cè)邊沿上方使凹口、瞄準星、平面鏡在同一直線上，左、右移動望遠鏡在鏡子里找到豎直尺的像;若找不到,可微調(diào)鏡子的角度,直到找到為止。（4）旋動望遠鏡目鏡,使十字叉絲清晰;再旋動聚焦手輪,直到看清豎直尺的像。第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天逐次加360g砝碼，在望遠鏡中讀計對應標尺的位置，共7次；然后將所加砝碼逐次去掉（每次減360g），并讀取相應讀數(shù)。2、觀察金屬絲伸長變化實驗內(nèi)容和步驟第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天(2)在鋼絲上選不同部位用螺旋測微計測量d3、測量金屬絲長度L、平面鏡與豎尺之間的距離D，金屬絲直徑d，光杠桿常數(shù)b。實驗內(nèi)容和步驟(1)用鋼卷尺測量L和D(3)取下光杠桿在展開的白紙上同時按下三個尖腳的位置，用直尺作出光杠桿后腳尖到前兩尖腳連線的垂線，用游標卡尺測出b第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天注意事項1、實驗系統(tǒng)調(diào)好后，一旦開始測量ri，在實驗過程中不能對系統(tǒng)的任何一部分進行調(diào)整，否則，所有數(shù)據(jù)將重新再測。2、加減砝碼時要輕拿輕放，系統(tǒng)穩(wěn)定后才能讀取刻度尺，讀數(shù)過程中不要按壓桌面。3、光杠桿后腳尖不能接觸鋼絲。第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天數(shù)據(jù)記錄和處理1、金屬絲原長L=

(cm)

光杠桿與望遠鏡鏡尺距離D=

(cm)

光杠桿常數(shù)b=

(cm)2、金屬絲直徑d測量數(shù)據(jù)3、加減砝碼后金屬絲長度變化測量4、用逐差法處理數(shù)據(jù)第18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天逐差法加砝碼減砝碼平均值為增加4個砝碼鐵絲拉伸量ΔL的光杠桿放大量

其中第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天報告要求1、計算楊氏模量E：2、計算△E：測量結(jié)果的相對不確定度3、規(guī)范表示測量結(jié)果第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天不確定度一.二.第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三.測量結(jié)果的