杨氏模量.ppt-广东海洋大学物理实验教学中心.pptVIP

物理实验教学中心课件 广东海洋大学 一、实验目的 金属丝杨氏弹性模量的测量 1、掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。 2、学习用拉伸法测量钢丝的杨氏模量。 3、学会用“对称测量”消除系统误差的方法。 4、学会用逐差法处理数据。 二、实验仪器介绍 三、实验原理 物体在外力作用下都会发生形变，对于有拉伸、压缩形变的弹性体，其内部应力与应变的比值称之为杨氏弹性模量。杨氏弹性模量是反映物体在外力作用下发生形变难易程度的重要物理量，是工程技术中常用的一个参数。杨氏弹性模量的测量方法很多，本实验采用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量。其中金属丝的微小伸长用光杠杆测定。 :应变 假设一根横截面积为S,长为L的材料,在大小为F 的力的拉压下,伸缩短了△L则: :应力(单位截面上内力 ) 设金属丝的直径为d ,则横截面积 1、杨式模量： 其杨式模量为： 光杠杆常数 b 2、光杠杆法测量原理 光杠杆的光学放大原理 D b △L θ θ θ ? 叫光杠杆放大率 将微小的伸长量△L 放大为竖尺上的位移l 1、仪器调整???包括杨氏模量仪的调节、光杠杆及望远镜的调节。??? ?? 四、实验内容 2、测量 (1) 用2Kg 砝码挂在钢丝下端将钢丝拉直，以此为 起始读数；记下望远镜中与十字叉丝重合的标尺读数 (2) 逐个将1Kg的砝码加到砝码托上，共5次；记录每次从望远镜中读到的标尺读数： (4) 用米尺测量光杠杆镜面至标尺的距离D和上下夹子之间金属丝的长度L，各一次。 (5) 将光杠杆放在纸上压出三个尖角的痕迹，用游标卡尺量出光杠杆的臂长b ,共三次。 (6) 用螺旋测微器测出金属丝上、中、下三处的直径d 。 (7) 将所测数据记入表中。 (3) 将所加的5个砝码轻轻地依次取下，并记录每取下1Kg 砝码时，从望远镜中读到的标尺读数： 测量值 1 2 3 平均值 光杠杆 臂长b 直径d ?= 3、实验数据记录参考表格 次数 砝码质量 / Kg 增重时的读数 减重时的读数 两次读数的平均值 每加3Kg 砝码时的 读数差 0 1 2 3 4 5 测钢丝伸缩量数据表 光杠杆臂长、金属丝直径测量数据表 钢丝长度L= m m 标尺到镜面距离D= mm 注意事项 1.光杠杆系统调好后，不可再动；光杠杆镜面转动螺丝不能太松，否则镜面转动影响测量。 2.避免光杠杆掉落。 3.增减载荷过程中，载荷相同时，读数基本相同，否则要寻找原因重做。 4.增减载荷不能立即读数，稳定后记录标尺读数。 思考题 1.该实验设计思想如何？光杠杆是如何实现微小 长度变化的测量的？ 2.测量中有那些系统误差，如何消减？ 3.怎样调节望远镜叉丝和标尺像清晰？ 4.为什么用逐差法处理数据？ 5.请构思用光杠杆测量固体线膨胀系数的装置。 * 物理实验教学中心课件 广东海洋大学 *