拉伸法测细丝的杨氏模量.docVIP

实验一 拉伸法测细丝的杨氏模量 一 实验目的 （1）学习并掌握杨氏模量的测定方法——拉伸法。 （2）学习直接测量量和间接测量量的误差估算以及测量结果正确表示。 二 实验仪器 FD—YC CCD拉伸法杨氏模量测定仪 1套 卷尺 1把 千分尺 1把 三 实验原理 杨氏模量(Youngs modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。 测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、横梁弯曲法、振动法等，还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹等实验技术测量杨氏模量。 如图1所示，横截面为的一段细丝在外力作用下，其长度伸长了，如果所加的外力在材料的弹性限度内，则外力撤去后相应的形变消失。我们将细丝在单位面积上所受到的力称作应力；而将相对伸长量称作应变。胡克定律指出：在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为杨氏模量（记作），即： 杨氏弹性模量是材料的属性，与外力及物体的形状无关。将代入上式并整理得： 实验过程中利用砝码的重力，因此可写成： 因此只需测得细丝的长度、直径和悬挂重物所对应的伸长量，即可利用上式求得杨氏模量。 四 实验步骤 1. 检查杨氏模量测定仪的水平状态，如果不是水平状态时需调节好 2. 调节读数显微镜的支架，使其镜筒正对着反射镜刻线位置。 3.调节好读数显微镜的目镜使十字叉丝和刻度尺清晰可见，再调节好读数显微镜与反射镜之间的距离，调节好后应该是反射镜上刻线和十字叉丝同时清晰并无视差地重合。 4.用卷尺测量细丝的有效长度，测3次；用千分尺测量细丝在不同位置处的直径，测6次。 5.记录下未添加砝码时刻线在读数显微镜中读数；在细丝低端放上0.500kg的砝码，记录下此时刻线在读数显微镜中的读数。测量和要注意避免回程差，方法是同方向转动测微鼓轮。 6.重复步骤5五次，共测5次。记录下相应的读数，经老师确认无误后方可整理仪器，做好登记卡和仪器使用记录等记录。 五 实验数据表格（此处并张贴实验原始数据） 千分尺的零点读数为： mm 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 第六次 /cm /mm /mm /mm 六 数据处理 （1）求细丝的有效长度平均值 A类不确定度 B类不确定度 综合不确定度为 （2）求细丝直径的平均值 A类不确定度 B类不确定度 综合不确定度为 （3）求细丝伸长量，取六次的平均值 A类不确定度 B类不确定度 综合不确定度为 （4）求杨氏模量及其不确定度 杨氏模量测量用的标准形式表示出来。 1 图1