1、拉伸法測(cè)定金屬的楊氏模量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1、實(shí)驗(yàn)儀器清單楊氏模量?jī)x、光杠桿、尺讀望遠(yuǎn)鏡、游標(biāo)卡尺、千分尺、鋼卷尺、祛碼2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)要求1）掌握拉伸法測(cè)定金屈楊氏模量的方法：本實(shí)驗(yàn)利用鋼絲在外力拉伸時(shí)產(chǎn)生形變，使得鋼絲仲長(zhǎng)。根據(jù)胡克定律，在F M鋼絲的彈性限度內(nèi)，鋼絲的應(yīng)力與應(yīng)變成正比：-=ro只要測(cè)出在一定的S L受力狀態(tài)下，鋼絲的伸長(zhǎng)量 AL就能求出鋼絲的楊氏模量了。2）學(xué)習(xí)用光杠桿放大測(cè)量微小長(zhǎng)度變化量的方法：不過鋼絲的仲長(zhǎng)量的變化是一個(gè)微小量，用普通的方法難以測(cè)到，必須使這個(gè)微小量被放大才能測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)用光杠桿法放大微小量，放大方法如下圖所示:從圖1中我們町以看到，當(dāng)鋼絲拉力變化 AF

2、吋長(zhǎng)度的變化為AL,此時(shí)刻度尺的讀數(shù)就變 化了 AN,而要讀出AN是一件輕而易舉的 事。我們知道：不難得岀：比二空,所以我們可以2DAL = htgO = hO , AN = Dtg20 ? 2D0 ；得到y(tǒng) 8LDAF= 7Td2hN0 乂因?yàn)镕=Mg,所以有Y = 8LD 嚴(yán)7|dhAN3）學(xué)習(xí)用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)不直接計(jì)算4F和AN,而是將實(shí)驗(yàn)中測(cè)到的 N和R直接代入最小二 乘法公式屮計(jì)算b,和它的不確定度，參看課木 27頁(yè)公式（9）、（ 10）與（12）令x = M,尸N，之后再求出楊氏模量 丫和它的不確定度。注意此吋 Y =皂終-7idhh3、重點(diǎn)與難點(diǎn)拿握用光杠桿放大測(cè)量微

3、小長(zhǎng)度變化量的方法，必需做到能把原理和實(shí)際的儀器狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。學(xué)會(huì)如何把模氏模量?jī)x、光杠桿和尺讀槊遠(yuǎn)鏡三者之間的相對(duì)位置調(diào)整好。4、難點(diǎn)指導(dǎo)1）裝置的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在于弄清調(diào)節(jié)儀器的口的而不是盲口地調(diào)節(jié)。首先楊氏模量的平臺(tái)要水平，然后光杠桿的后足和前足的放置要能達(dá)到可以真實(shí)地反映鋼絲長(zhǎng)度的變化 ，光杠桿的鏡面要垂直于楊 氏模量的平臺(tái)。Z后就是尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)了。尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)要達(dá)到幾個(gè)目標(biāo)：（a）距離光杠桿約1.5m;（b）尺讀望遠(yuǎn)鏡要水平并與光杠桿的鏡面等高；Ni及依次減圖2 D的渙厘方法示意圖（c） 望遠(yuǎn)鏡和它旁邊的刻度尺必須要相對(duì)于光杠桿鏡面的法線成互為對(duì)稱的關(guān)系；（d）望遠(yuǎn)鏡里面必須能看到光

4、杠桿的整個(gè)鏡面。如果以上口標(biāo)都達(dá)到了，那么再只要調(diào)節(jié)一？個(gè)物鏡焦距就能看到刻度尺的像 To當(dāng)刻度尺的像調(diào)節(jié)出來時(shí)難題便迎刃而解了。2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)注意的問題：（a） 光杠桿及鏡尺系統(tǒng)一經(jīng)調(diào)好，中途不得再任意變動(dòng)，否則所測(cè)數(shù)據(jù)無效。（b）力n、減祛碼要細(xì)心，須用手輕輕托住祛碼托盤，不得碰動(dòng)儀器；而且 需待鋼絲 伸縮穩(wěn)定后方可讀數(shù)。（c） 在測(cè)量鋼絲伸長(zhǎng)量過程中，不可中途停頓而改測(cè)其他物理量（如d、L、D等），否則若屮途受到另外干擾，則鋼絲的仲長(zhǎng)（或縮短）值將發(fā)生變化，導(dǎo)致誤差增大。5、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1）每個(gè)確碼的質(zhì)量 M為1.000kg,測(cè)出依次加一個(gè)舷碼時(shí)的 一個(gè)砥碼時(shí)的Ni ；不確定度用最小二

5、乘法的方法計(jì)算，即 Ub = Sb2）木實(shí)驗(yàn)借助望遠(yuǎn)鏡的叉絲來測(cè)量 D如右圖2所示：D=10（）E =50 （風(fēng)-B2|）的A滬0.05cm。注意：幾禺不在同一側(cè)時(shí)讀數(shù)為一正一負(fù)3）用卷尺測(cè)L,其Am=0.05cm；用游標(biāo)卡尺測(cè)h，其Am=0.02mm ；用千分尺測(cè)d,其Am=0.004mrE 4）數(shù)據(jù)記 錄表格參看表k6、補(bǔ)充的思考題當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡與刻度尺互為對(duì)稱關(guān)系時(shí)，應(yīng)該看到什么樣的現(xiàn)象才口 J確定對(duì)稱關(guān) 系已經(jīng) 調(diào)節(jié)好了？7、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫綱要要注意報(bào)告的格式：1實(shí)驗(yàn)口的2實(shí)驗(yàn)原理2實(shí)驗(yàn)儀器2.2實(shí)驗(yàn)原理與方法（重點(diǎn)）注意：包描原理描述、公式推導(dǎo)、原理圖等2.3簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟（簡(jiǎn)要）2.4

6、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（簡(jiǎn)要）3數(shù)據(jù)處理（一）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格M(kg) N i(加, NB| (cm) B2 (cm) L(cm) d( 1 kg, d(6kg, h(cm)cm)i(減cm) cm)Jcm)（二）數(shù)據(jù)處理令 x = M y = N1）求相關(guān)系數(shù)rxy -xy3）求d的平均值及不確定度、D的計(jì)算值和h、L. D的不確定度d, = ySd = yS- = UA40.0004r =-；Sb 二 lib 二0.0020.05D=50 (風(fēng)-伙 |)=4）求丫及其不確定度LDAF 8LDg丫 一=7id2hAN red2 hbEyUb、2UhUy = EyxY（注意：計(jì)算S和平均值吋不需寫過程，但計(jì)算 丫和Ey吋應(yīng)把過程寫出來。） 驗(yàn)結(jié)果楊氏模量的測(cè)量結(jié)果：丫二 丫7丫 二（P = 6&3%）說明：不