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南昌大学物理实验报告

课程名称：大学物理试验

试验名称：金属丝杨氏模量的测定

学院：其次临床医学院专业班级：1505班

学生姓名：谢莹学号：6300615219

试验地点：根底物理试验大楼B1区座位

号：9

试验时间：第七周星期六下午一点开头

一、试验目的：

1.学会测量杨氏模量的一种方法，把握“光杠杆镜”测量微小长度变化的原理。

2.学会用“对称测量”消退试验误差。

3.学会如何依实际状况对各个测量量进展误差估算。

4.练习用逐差法，作图法处理数据。

二、试验原理：

依据胡克定律，在弹性形变范围内，棒状〔或线状〕固体应变与它所受的应力成正比：

FL

E

SL

0

式中E称为杨氏弹性模量，单位为Nm2。其是表征固体性质的一个物理量。

试验证明，杨氏模量与外力F、物体的长度L和截面积S的大小无关，只取决于被测物体的材

料特性。

1

设金属丝的直径为d，则Sd2，杨氏模量可由下式计算：

4

4FL

E〔2〕

d2L

其中，F可以由所挂的砝码的重量求出，直径可以通过螺旋测微器测量，L可以用米尺测量，但L由

于格外小，用常规方法很难准确测量，本试验承受放大发——“光杆杠镜”来测定这一微小的长度

转变量。

测量仪的光杠杆镜和测量原理如图1和2所示。光杠杆镜测微小长度变化量的原理：图2左

MbObb

侧曲尺状物为光杠杆镜，是反射镜，即所谓光杠杆镜短臂的杆长，端为边的固定端，边的

另一端则随被测钢丝的伸长、缩短而下降、上升，从而转变了M镜法线的方向，使得钢丝原长为

L时，从一个调整好的位于图2右侧的望远镜看M镜中标尺像的读数为n；而钢丝受力伸长后，光

01

杠杆镜的位置变为虚线所示，此时从望远镜上看到的标尺

像的读数变为n。这样，钢丝的微小伸长量L，对应光杠Δn=n-n

2

杆镜的角度变化量，而对应的光杠杆镜中标尺读数变化则

为nnn。由光路可逆可以得知，n对光杠杆镜的张

O

12M

bD

角应为。从图2中，用几何方法可以得出：

2