1、鋼絲楊氏模量的測定創(chuàng)建人：系統(tǒng)管理員 總分：100實驗?zāi)康谋緦嶒灢捎美旆y量楊氏模量，要求掌握利用光杠桿測定微小形變的方法，在數(shù)據(jù)處理中， 掌握逐差法和作圖法兩種數(shù)據(jù)處理的方法。實驗儀器MYC-1型金屬絲楊氏模量測定儀(一套)，鋼卷尺，米尺，螺旋測微計，重垂等。實驗原理在胡克定律成立的范圍內(nèi)，應(yīng)力F/S和應(yīng)變AL/L之比滿足E=(F/S) / (AL/L) =FL/ (SAL)其中E為一常量，稱為楊氏模量，其大小標(biāo)志了材料的剛性。根據(jù)上式，只要測量出F、AL/L、S就可以得到物體的楊氏模量，又因為AL很小，直接測 量困難，故采用光杠桿將其放大，從而得到AL。實驗原理圖如下圖：圖1.光杠桿原理

2、圖當(dāng)。很小時，0 tan=AL/l,其中l(wèi)是光杠桿的臂長。由光的反射定律可以知道，鏡面轉(zhuǎn)過。，反射光線轉(zhuǎn)過2。，而且有:實驗內(nèi)容.調(diào)節(jié)儀器(1)調(diào)節(jié)放置光杠桿的平臺F與望遠(yuǎn)鏡的相對位置，使光杠桿鏡面法線與望遠(yuǎn)鏡軸線大體 重合。(2)調(diào)節(jié)支架底腳螺絲，確保平臺水平，調(diào)平臺的上下位置，使管制器頂部與平臺的上表 面共面。(3)光杠桿的調(diào)節(jié)，光杠桿和鏡尺組是測量金屬絲伸長量AL的關(guān)鍵部件。光杠桿的鏡面(1)和刀口(3)應(yīng)平行。使用時刀口放在平臺的槽內(nèi)，支腳放在管制器的槽內(nèi)，刀口和支 腳尖應(yīng)共面。(4)鏡尺組的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、直尺和光杠桿三者之間的相對位置，使望遠(yuǎn)鏡和反射鏡 處于同等高度，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目

3、鏡視度圈(4)，使目鏡內(nèi)分劃板刻線(叉絲)清晰，用手輪(5)調(diào)焦，使標(biāo)尺像清晰。.測量(1)砝碼托的質(zhì)量為m0,記錄望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的讀數(shù)r0作為鋼絲的起始長度。(2)在砝碼托上逐次加500g砝碼(可加到3500g),觀察每增加500g時望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺上rr的讀數(shù)i,然后再將砝碼逐次減去，記下對應(yīng)的讀數(shù),取兩組對應(yīng)數(shù)據(jù)的平均值i。(3)用米尺測量金屬絲的長度L和平面鏡與標(biāo)尺之間的距離D,以及光杠桿的臂長l。.數(shù)據(jù)處理(1)逐差法I珅和M隙計QI十扇用色 j用.FNQGk然后印平口色.浦.上當(dāng)口際舊命行到相當(dāng)干瓦力；一川.廣：1口XQ屋沿It加R啊F，& 幾一廣士利飛=3一3并,求出平均值和誤差-收師

4、醫(yī)生代J式大 計郛二司葉直胃差 二工冏心,7睫煮讓如同暈始影(2)作圖法把式(5)改寫為r = 2DLF /(SlE) = MF (6)其中M = 2DL/(SlM)，在一定的實驗條件下，M是一個常量，若以ri為縱坐標(biāo)，F(xiàn)i為橫坐標(biāo)作圖應(yīng)得一直線，其斜率為M。由圖上得到M的數(shù)據(jù)后可由式(7)計算楊氏模量E = 2 DL /(SlM)(7).注意事項(1)調(diào)整好光杠桿和鏡尺組之后，整個實驗過程都要防止光杠桿的刀口和望遠(yuǎn)鏡及豎尺的 位置有任何變動，特別在加減砝碼時要格外小心，輕放輕取。(2)按先粗調(diào)后細(xì)調(diào)的原則，通過望遠(yuǎn)鏡筒上的準(zhǔn)星看反射鏡，應(yīng)能看到標(biāo)尺，然后再細(xì) 調(diào)望遠(yuǎn)鏡。調(diào)目鏡可以看清叉絲，調(diào)

5、聚焦旋鈕可以看清標(biāo)尺。.計算涉及相關(guān)公式1)直掙則旦旦的不造定公式口直揆測量量不確定舍成公式,廣0. 05時，的=1. 96 h6忖,十產(chǎn)工373)不碰定傳遑公式數(shù)據(jù)處理實驗內(nèi)容：用拉伸法測楊氏模量 總分值：80 實驗中給定的基本數(shù)據(jù)如下：一個怯碼的質(zhì)量m= ( 5005 ) g , Am=5g , AD=2mm ,L=2mm , Al=0.5mm相關(guān)公式;金屬絲直徑平均信胃=(由6F=D. 95j tp = 2.57儀罌的最大允差為3乜二口.第5股琬，儀器照量估讀誤差為二5001場陽在告成儀器的E類不確定度時3 3 士可以被忽略,所以的=鳥仁C f其中C=E*取F=0.93 就有馬=1 .9

6、6/二4產(chǎn)) 十R產(chǎn) J = J(257%+(L96uJ（不計分）鋼絲直徑d （六次測量結(jié)果）：測量序號123456鋼絲直徑/mm（4分）金屬絲直徑的平均值d（單位：mm）=（4分）取置信區(qū)間p=0.95，那么它的展伸不確定度為Ud0.95（單位：mm）=（4分）金屬絲原長L（單位:mm）=（4分）光杠桿的臂長1（單位:mm）=（4分）標(biāo)尺到平面鏡的距離D（單位:mm）= 實驗中測量得到的數(shù)據(jù)如下（不計分）增減砝碼過程中刻度指示的變化如下（0表示托盤上無砝碼）：托盤上的砝碼質(zhì)量/g0500100015002000250030003500加砝碼過程刻度/cm減砝碼過程刻度/cm平均值/cm（不計

7、分）根據(jù)相關(guān)的參數(shù)，獲得圖型信息數(shù)據(jù)處理相關(guān)公式:不察定度P=0. 95 f t = 3 IS楊氏想量E （16分）利用逐差法處理數(shù)據(jù):米尺的最大允差為3 -口百中所.，儀器測量估t賣誤差為三-0.1潞冽,在合成儀器的E類不確定度不確定度分析i0123bi= Li-L(i+4)(cm) （12分）其平均值b（單位：cm）= （8分）取p=0.95，那么b的展伸不確定度為Ub0.95（單位：cm）= （12分）根據(jù)楊氏模量的計算公式，求得楊氏模量平均值E（單位：lOiiPa）= （10分）又根據(jù)不確定度的傳遞公式，那么有不確定度U（單位：10iiPa）= （2分）取置信區(qū)間p=0.95,則楊氏模量的最終結(jié)果寫成（單位：101lPa）=思考題總分值：10思考題1總分值：5.利用光杠桿把測微小長度4L變成測b,光杠桿的放大率為2D/L,根據(jù)此式能否以增加D 減小E來提高放大率，