物理實驗預習報告：拉伸法測量鋼絲的楊氏模量、

物理實驗預習報告：拉伸法測量鋼絲的楊氏模量、

給聯系方式，發給你。貼在這里公式和圖表都不顯示。

金屬絲彈性模量的測量

實驗目的

(1) 掌握光杠桿放大法測微小長度變化量的原理。 (2) 學會測量彈性模量的方法。

(3) 學會使用逐差法處理數據。 實驗方法原理

金屬柱體長 L，截面積為 S，沿柱的縱向施力 F1，物體伸長或 縮 短

F / S

為ΔL，則彈性模量Y = 。由于ΔL 甚小，需要用光杠桿 放 大

L/ L

后才能被較準確的被測量。

開始時平面鏡 M 的法線 on 在水平位置，標尺 H 上的刻度 no 發 出 光通過平面鏡反射，no 的像在望遠鏡中被觀察到。加砝碼時，金 屬 絲 伸長ΔL，光杠桿后足下落ΔL，平面鏡轉過一個α角，此時標尺 上 刻

線經平面鏡反射在望遠鏡中被觀察到。根據幾何關系

光杠桿放大原理圖

tanα = L

b

tan 2α = n

D

L =

b n

2D

因而，

8FLD

Y = πd2bδ 。由 L =

b n可知，光杠桿的放大倍數為 2D 。

2D b

實驗步驟

1. 彈性模量測定儀的調節 (1) 左右觀察與調節

(2) 上下觀察與調節

(3) 鏡內觀察與調節 (4) 視差的檢測與排除

2. 加減砝碼測量

3. 鋼絲長度的測量

4. 鋼絲直徑的測量

5. 光杠桿足間距的測量

數據處理

單次測量數據處理表

測量值 N 不確定度 u = uB u / N N ± u

L /mm 726.0 ±2 0.0028 726±2

D /mm 1765.0 ±4 0.0023 1765±4

b /mm 77.5 ±0.9 0.0116 77.5±0.9

鋼絲直徑 d 數據處理表

i

標度尺示數及數據處理

n A n B n

Y = 8FLD =

8 ×6 ×9.808 ×726 ×103

×1765×103

=1.979 ×1011 N/ m 2

πd bδ n

3.142 ×0.7042 ×106 × 77.5 ×103 × 25.26 ×103

u (Y) =

Y

(u (F) ) 2

F

+ (u (L )) 2

L

+ (u (D )) 2

D

+ ( 2u (d) ) 2

d

+ (u (b ) ) 2

b

+ (u (δn ) ) 2

δn

= 0.0205

標準不確定度為u (Y) = Y u (Y) = 0.0401×1011 N / m 2

Y

擴展不確定度為U = 2u (Y) = 0.08 ×10

N / m 2

所以結果表達式為Y = (Y ±U) = (1.98 ± 0.08) ×1011 N / m 2

1. 光杠桿有什么優點，怎樣提高光杠桿測量的靈敏度? 答：優點是：可以測量微小長度變化量。提高放大倍數即適當地增大標尺距離 D 或適當地減小光杠桿前后腳的垂直距離 b，可以提高靈敏度，因為光杠桿的放大倍數為 2D/b。

2. 何謂視差，怎樣判斷與消除視差? 答：眼睛對著目鏡上、下移動，若望遠鏡十字叉絲的水平線與標尺的刻度有相對位移，這種現象叫視差，細調調焦手輪

可消除視差。

3. 為什么要用逐差法處理實驗數據? 答：逐差法是實驗數據處理的一種基本方法，實質就是充分利用實驗所得的數據，減少隨機誤差，具有對數據取平均的 效果。因為對有些實驗數據，若簡單的取各次測量的平均值，中間各測量值將全部消掉，只剩始末兩個讀數，實際等于 單次測量。為了保持多次測量的優越性，一般對這種自變量等間隔變化的情況，常把數據分成兩組，兩組逐次求差再算

這個差的平均值。

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用拉伸法測定金屬材料的楊氏彈性模型實驗原理，簡潔點

學會用拉伸法測定金屬材料的楊氏彈性模量 楊氏彈性模量是表征固體性質的重要物理量，尤其在工程技術中有其重要的意義，常用于固體材料抗形變能力的描述和作為選定機械構件的依據。 測量楊氏彈性模量的方法很多，本實驗采用拉伸法。 [實驗目的] （1）學習測量楊氏彈性模量一種方法。 （2）掌握用光杠桿法測量微小伸長量的原理和方法。 （3）熟練掌握運用逐差法處理實驗數據。 [實驗儀器］ YMC—1楊氏彈性模量儀、光杠桿鏡尺組、千分尺、鋼卷尺、m千克砝碼若干。 [實驗原理］ 在外力作用下，固體發生的形狀變化叫形變，形變分彈性形變和范性形變。本實驗測量鋼絲楊氏彈性模量是在鋼絲的彈性范圍內進行的，屬彈性形變的問題，最簡單的彈性形變是在彈性限度內棒狀物受外力后的伸長和縮短。設一根長度為L、橫截面積為S的鋼絲，沿長度方向施加外力F后，鋼絲伸長ΔL。根據胡克定律：脅變（ΔL/L）與脅強（F/S）成正比，寫成等式后，脅變前的比例系數就是楊氏彈性模量即 L SFL Y （17—1） Y就是該鋼絲的楊氏彈性模量，單位是NM-2。 由式（17-1）可知，只要測量出等號右端的F、L、S、ΔL等量，即可測定楊氏彈性模量Y。顯然，F、L、S可用一般量具測出，而鋼絲的微小伸長量ΔL，使用一般的量具進行精確的測量是困難的，這是因為ΔL很小，當L為1m，S為1mm2時，每牛頓力的伸長量ΔL約為5×10-3mm），不能用直尺測量，也不便于用大型卡尺和千分尺測量，所以，通常采用光杠桿法。 杠桿的放大原理是大家熟知的，若利用光的性質，采用適當的裝置，使之起到同樣放大作用，這種裝置就稱為光杠桿（圖17-1）。光杠桿是由T型足架和小鏡組成，測量時，還必須加上讀數系統的鏡尺組（望遠鏡和標度尺，參閱圖17-2）。在本實驗中，光杠桿足架上的前雙足應安放在楊氏模量儀固定平臺上的溝槽內，后單足則置于鋼絲下 端的圓柱形夾頭上。 當鋼絲伸長ΔL時，光杠桿后單足隨鋼絲夾頭下降ΔL，此時，光杠桿小鏡后仰α角（圖17-2），則：b L tg 其中，b為光杠桿后單足到前雙足的垂直距離。 圖17-1