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拉伸法测钢丝的弹性模量实验报告 　　实验名称：用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量　　一．实验目的　　学习用拉伸法测定钢丝的杨氏模量；掌握光杠杆法测量微小变化量的原理；学习用逐差法处理数据。　　二．实验原理　　长为l，截面积为S的金属丝，在外力F的作用下伸长了?l,称Y?丝直径为d，即截面积S??d2/4,则Y?　　F/S　　为杨氏模量。设钢?l/l　　4lF　　。??ld2　　伸长量?l比较小不易测准，因此，利用光杠杆放大原理，设计装置去测伸长量?l。　　由几何光学的原理可知，?l?　　8FlLbb　　。　　(n?n0)???n，?Y?2　　2L2L?db?n　　图1图2　　三．主要仪器设备　　杨氏模量测定仪；光杠杆；望远镜及直尺；千分卡；游标卡尺；米尺；待测钢丝；砝码；水准器等。　　四．实验步骤　　1.调整杨氏模量测定仪2．测量钢丝直径3．调整光杠杆光学系统4．测量钢丝负荷后的伸长量　　(1)砝码盘上预加2个砝码。记录此时望远镜十字叉丝水平线对准标尺的刻度值n0。　　　　(2)依次增加1个砝码，记录相应的望远镜读数n1。,n2，?,n7　　(3)再加1个砝码，但不必读数，待稳定后，逐个取下砝码，记录相应的望远镜读数n7。,n6，?,n1,n0　　(4)计算同一负荷下两次标尺读数(ni和ni)的平均值ni?(ni?ni)/2。　　(5)用隔项逐差法计算?n。　　5.用钢卷尺单次测量标尺到平面镜距离L和钢丝长度；用压脚印法单次测量光杠杆后足到两前足尖连线的垂直距离b。　　6．进行数据分析和不确定度评定，报道杨氏模量值。　　五．数据记录及处理　　1．多次测量钢丝直径d　　表1用千分卡测量钢丝直径d　　钢丝直径d的：　　A类不确定度uA(d)?　　112　　(d?)?(di?)2/n?1)??i　　n(n?1)n　　??10?4/(6?1)?mm　　B类不确定度uB(d)?　　??　　?　　总不确定度uC(d)?　　22uA(d)?uB(d)?mm　　相对不确定度ur(d)?　　uC(d)　　??%测量结果?　　?d?(?)mm　　?ur(d)?%　　2．单次测量：用米尺单次测量钢丝长l、平面镜与标尺间距L，用游标卡尺测量光杠杆长b　　表2钢丝长l、平面镜与标尺间距L、测量光杠杆长b单位：mm　　3．光杠杆法测量钢丝微小伸长量　　“仪器误差”，即u(?n)?/?）　　4．计算杨氏模量并进行不确定度评定　　8FlL　　可得钢丝的杨氏模量的：　　?d2b?n　　8FlL8????10?3??10?311　　?10近真值Y?=(N/m2)?2?32?3?2　　?db??[?10]??10??10　　由表1、表2、表3所得数据代入公式Y?　　相对不确定度ur(Y)?ur(l)]2?[ur(L)]2?[2ur(d)]2?[ur(b)]2?[ur(?n)]2　　???(2?)2???%　　总不确定度uC(Y)?ur(Y)?Y??10(N/m2)　　11　　?Y?(?)?1011N/m2　　测量结果?　　?ur(Y)?%　　目录　　摘要.................................................4　　关键词：.............................................4　　Abstract.............................................4　　Keywords:...........................................5　　一、实验原理.........................................5　　弹性模量简介...................................5　　光杠杆放大原理.................................7　　二、实验仪器.........................................9　　三、实验步骤.........................................9　　装置调节前的初步观察...........................9　　调整弹性模量测量系统...........................9　　测量数据.....................................11　　实验中注意的问题：............................11　　数据处理.................