杨氏弹性模量的测定 (静态法)
杨氏弹性模量的测定 （静态法）
【实验目的】 1.学会用拉伸法测定金属丝的杨氏模量。 2.掌握用光杠杆测量微小长度变化的原 理和方法 3.练习并掌握用逐差法处理实验数据
【实验目的】 1. 学会用拉伸法测定金属丝的杨氏模量。 2. 掌握用光杠杆测量微小长度变化的原 理和方法。 3. 练习并掌握用逐差法处理实验数据
实验仪器】 杨氏弹性模量实验仪(包括光杠杆、砝 码、杆尺、望远镜等), 卷尺,游标卡尺,螺旋测微器
【实验仪器】 杨氏弹性模量实验仪（包括光杠杆、砝 码、杆尺、望远镜等）， 卷尺，游标卡尺，螺旋测微器
预习思考题: 本实验中,对望远镜的调整经过粗 调和细调,其步骤和达到的目的是 什么? 2.本实验中,容易损坏的仪器部件有 哪些,如何避免和减少损坏?
1. 本实验中，对望远镜的调整经过粗 调和细调，其步骤和达到的目的是 什么？ 2. 本实验中，容易损坏的仪器部件有 哪些，如何避免和减少损坏？ 【预习思考题：】
实验原理】 根长为L,横截面积为S的金属丝,受 到沿长度方向的外力F作用后伸长。根据 胡克定律,=6x,E为金属的杨氏弹性 模量。金属丝的直径为d,s=n,E=如立 当测量杨氏弹性模量E时,重力F、钢丝 长度L和钢丝的横截面积S,可用简单的 方法直接测得。实验中采用光杠杆和望 远镜组成的光学系统对M进行放大后测
【实验原理】 一根长为L，横截面积为S的金属丝，受 到沿长度方向的外力F作用后伸长。根据 胡克定律， ，E为金属的杨氏弹性 模量。金属丝的直径为d， ， 当测量杨氏弹性模量E时，重力F、钢丝 长度L和钢丝的横截面积S，可用简单的 方法直接测得。 实验中采用光杠杆和望 远镜组成的光学系统对 进行放大后测 量 。 1 2 4 S d = L L d F E = 2 4 L L L L E S F =
【实验内容步骤及数据记录】 1.光杠杆和望远镜的调节 (1)粗调望远镜,使它与光杠杆等高 (2)系统粗调:调节光杠杆镜面,与地面垂 直,从望远镜上面的缺口,准星方向向前 看,通过移动望远镜底座或转动望远镜, 最终能从光杠杆平面镜中看到标尺的像 (3)系统细调:(a)明视调节,使十字叉丝清 晰;(b)聚焦调节,从望远镜中观察光杠杆 平面镜内标尺的读数,调节聚焦手轮,直 至标尺的读数清晰
【实验内容步骤及数据记录】 1．光杠杆和望远镜的调节 (1)粗调望远镜，使它与光杠杆等高。 (2)系统粗调：调节光杠杆镜面，与地面垂 直，从望远镜上面的缺口，准星方向向前 看，通过移动望远镜底座或转动望远镜， 最终能从光杠杆平面镜中看到标尺的像。 (3)系统细调：(a)明视调节，使十字叉丝清 晰；(b)聚焦调节，从望远镜中观察光杠杆 平面镜内标尺的读数，调节聚焦手轮，直 至标尺的读数清晰
2.测量数据 (1)按顺序增加砝码(每次kg),在望远镜中 读下标尺读数。依次减少砝码(每次 kg),同样对标尺读数。 (2)用卷尺测光杠杆镜面到标尺面的距离 D,测金属丝的长度。 (3)用螺旋测微器测量金属丝的直径d,在 不同位置、不同方向上多次测量 (4)将光杠杆在纸上压出三个足尖的痕迹, 用游标卡尺测出另外两足的连线到顶足 的垂直距离
2．测量数据 (1)按顺序增加砝码(每次lkg)，在望远镜中 读下标尺读数。依次减少砝码(每次 lkg)，同样对标尺读数。 (2)用卷尺测光杠杆镜面到标尺面的距离 D，测金属丝的长度。 (3)用螺旋测微器测量金属丝的直径d，在 不同位置、不同方向上多次测量。 (4)将光杠杆在纸上压出三个足尖的痕迹， 用游标卡尺测出另外两足的连线到顶足 的垂直距离
数据记录】 次数 负重 标尺读数cm kg)F增加时 F减少时 F平均 2 3456789 镜到标尺距离 主杆长 金属丝的长度|金属丝的直径 D(cm) b(mm) L(cm d(mm) 次数1 4 平均 d
【数据记录】 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 F增加时 F减少时 F平均 负重 标尺读数cm (kg) 次数 L(cm) d(mm) D(cm) b(mm) 镜到标尺距离 主杆长 金属丝的长度 金属丝的直径 次数 1 2 3 4 5 平均 d＇ d
数据处理】 12345平均 (△-m) △=0.05cm k(k-1) +△ 仪 △Mn=Mn士UMn
【数据处理】 i 1 2 3 4 5 平均 1 i i i n = n − n +5 2 ( ) 5 2 1 ___________ ( 1) i i n n n k k = − = = − 仪 = 0.05cm ___________ U n n = + = 仪 ____________ n = = n n U
&LDF 3E N/m2 x2b△n 4 Un=△,=0.05cmU,=△,=0.02mm U,=△=0.05cm U,=△=0.005mm E×100 g+()2+(24)2= △n 5U=E×E N/m2 E=E±U N/m2 E
3 _______N/m2 4 _______ 5 ________N/m2 ________N/m2 2 8LDF E d b n = = UD = 仪 = 0.05cm Ub = 仪 = 0.02mm UL = 仪 = 0.05cm Ud = 仪 = 0.005mm UE = EEE = E = E UE = 2 2 2 2 2 100% ( ) ( ) ( ) (2 ) E E D L n b d E U U U U U U E n D L b d = = + + + + =