1、南昌大學物理實驗報告課程名稱：大學物理實驗實驗名稱：金屬絲楊氏模量的測疋學院：理學院專業班級：應用物理164學生姓名：王逸群學號：5521016100實驗地點：基礎實驗大樓B610座位號：、實驗目的：1學會測量楊氏模量的一種方法，掌握“光杠桿鏡”測量微小長度變化的原理。2、學會用“對稱測量”消除物理誤差。3學會如何依實際情況對各個測量量進行誤差估算。4練習用逐差法、作圖法處理數據。、實驗原理:1物體在外力作用下或多或少都要發生形變，當形變不超過某一限度時，撤走外力之后形變能隨之消失，這種 形變叫彈性形變，發生彈性形變時物體內部將產生恢復原狀的應力。設一截面為S而且其長度為 Lo的均勻棒狀材料，

2、受拉力 F拉伸時，伸長了 _，其單位面積所受到的拉力 F/S爾為應力，而單位長度的伸長量AL/L稱為應變。 根據胡克定律，在彈性范圍內，棒狀固體應變與他所受的應力成正比，即F/S=E L/LE=FLo/SLE稱為楊氏模量彈性模量E與外力F、物體長度L以及截面積的大小均無關，而只取決定于物體的材料本身的性質。它是表 征固體性質的一個物理量。對于直徑為 D的圓柱形鋼絲，其彈性模量為：E=4FL/d2 L2、光杠桿放大原理光杠桿測量系統由光杠桿反射鏡、傾角調節架、標尺、望遠鏡和調節反射鏡組成。實驗時，將光杠桿兩前足z尖放在彈性模量測定儀的固定平臺上，后足尖放在待測金屬絲的測量端面上。當金屬絲受力后產

3、生微小伸長，后足尖便隨著測量端面一起作微小移動，并使得光杠桿繞前足尖轉動一個微小角度，從而帶動光杠桿反射鏡轉 相應的微小角度，這樣標尺的像在光杠桿反射鏡和調節反射鏡之間反射，便把這一微小角位移放大成較大的線 位移。三、實驗儀器：楊氏模量 測定儀、細鋼絲、 標尺、望遠鏡、卷尺、螺旋測微器、游標卡尺。四、實驗內容和步驟：（1）調整測量系統1、目測調整首先調整望遠鏡，使其與光杠桿等高，然后左右平移望遠鏡與調節平面鏡，直到憑目測從望遠鏡上方觀察到光桿反射鏡中出現調節平面鏡的像，再適當轉動調節平面鏡直到出現標尺的像。2、調焦找尺先調節望遠鏡目鏡旋輪，使"十”字叉絲清晰成像；然后調節望遠鏡物鏡焦

4、距，直到標尺像和"十”無視差。3細調光路水平觀察望遠鏡水平叉絲所對應的標尺讀數和光杠桿在標尺上的實際位置是否一致，若明顯不同，則說明入射光 與反射光線未沿水平面傳播，可以適當調節平面鏡的俯仰，直到望遠鏡讀出的數恰好為其實際位置為止。調節 過程中還應該兼顧標尺像上下清晰度一致，若清晰度不同，則可以適當調節望遠鏡俯仰螺釘（2）測量數據1、首先預2kg勺拉力，將鋼絲拉直，然后逐次改變鋼絲拉力（逐次增加1kg，測量望遠鏡水平叉絲對應的讀數。由于物體受力后和撤銷外力后不是馬上能恢復原狀，而會產生彈性滯后效應，所以為減小該效應帶來的誤差,應該在增加拉力和減小拉力過程中各測一次對應拉力下標尺讀數，

5、然后取兩次結果的平均值。2根據量程及相對不確定度大小，用鋼卷尺測量L和H,千分尺測量D,游標卡尺測量b。考慮到鋼絲直徑因為鋼絲截面不均勻而產生誤差，應該在鋼絲的不同位置測量多組D再取平均值。（3）數據處理由于在測量C時采取了等間距測量，適合用逐差法處理，故采用逐差法對視伸長C求平均值，并估算不確度。其中L、H b只測量一次，由于實驗條件的限制，其不確定度不能簡單地由量具儀器規定的誤差限決定，而應該根據實際情況估算儀器誤差限。五、實驗數據與處理:標尺讀數n 5 n j)/(i j) 單位：cm| n |的絕（cm） 對誤差平均值n (n ni)/2(ru n°)/40.3310.000

6、5=6.175(r)5 ni)/40.3380.0065n a a7Rn nncjEI Hi/ ryj 1八1八八八丿(n6 n2)/40.338n2 =6.8(n7 n3)/40.3190.0125門3 =7.1| ： |=0.3315H n | =0.00896n4 =7.5n =7.825n§ =8.15n7 =8.375六、誤差分析：i誤差主要取決于金屬絲的微小變化量和金屬絲的直徑，由于平臺上的圓柱形卡頭上下伸縮存在系統誤差，用望 遠鏡讀取微小變化量時存在隨機誤差。2、測量金屬絲直徑時，由于 不是絕對的圓形，故測出的直徑存在系統誤差和隨機誤差。3、實驗測數據時，由于金屬絲沒有絕對靜止，讀數時存在隨機誤差。4米尺使用時常常沒有拉直，存在一定的誤差。七、思考題：1本實驗中，如何盡量減小系統誤差？ 多次測量取平均值。2本實驗中采用了哪些長度測量儀器？選擇它們的依據又是什么？ 卷尺、螺旋測微器、游標卡尺。選擇他們的依據是他們的精確度不同3實驗中待測各量都是