金属丝杨氏弹性模量的测定及其实验数据

金属丝杨氏弹性模量的测定及其实验数据

【 实验目的 】

1.学习静态拉伸法测金属丝的杨氏模量。

2.掌握用光杠杆法测量微小长度变化的原理和方法。 3.利用有效的多次测量，及相应处理方法来减小误差。 【 实验仪器 】

杨氏模量测量仪，光杠杆，望远镜尺组，米尺，游标卡尺

【实验原理】

根据胡克定律，金属丝的杨氏弹性模量， L

是一个微小

长度变化量，当金属丝直径为0.5毫米时， L约为10-5米。实验中采用光杠杆镜尺法测量。 利用光杠杆镜尺法由几何原理可得，光杠杆的放大倍数为β=2D/b，一般D=1.5—2.0米，b=7.0厘米，所以放大倍数约为40倍。通过在增加（减）砝码的同时测出标尺读数Xi和其他的长度量L、D、d、b，就能求得金属丝的杨氏弹性模量Y. 【实验内容】

1.调整支架，使金属丝处于铅直位置

2.调光杠杆和望远镜，使能在望远镜中看清标尺像，并

无视差。

3.通过增减砝码，测出相应的标尺读数Xi′和Xi″（共加五个砝码），由Xi= Xi′/ Xi″，用逐差法求出?Xi。重复一次。

4.测出L、D、d、b，重复六次，求出杨氏模量，

【 注意事项 】

1.仪器一经调好，测量开始，切勿碰撞移动仪器，否则要重新调节，老师检查数据前也不要破坏调节好的状态，否则一旦有错误，将难以查找原因或补作数据。

2.望远镜、光杠杆属精密器具，应细心使用操作。避免打碎镜片，勿用手或他物触碰镜片。

3.调节旋钮前应先了解其用途，并预见到可能产生的后果或危险，不要盲目乱调，以免损坏仪器，调节旋钮时也不要过分用力，防止滑丝。

4．用螺旋测微计测量钢丝直径时，要端平测微计，避免钢丝弯曲，【 数据处理 】

1.增减重量时钢丝伸缩量的记录数 加载砝码质量拉伸力标尺读数（mm） 拉伸力减平均值 （kg） 增加时 小时 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000

【 思考题 】

1.在本实验中，为什么可以用不同精确度的量具测量多种长度量?为什么有些需要多次测量，有些单次测量就可以？

2. 如何用十几个砝码即快又精确地测量出金属丝的平均伸长量，应该用什么方法来计算?

31.0 37.8 45.7 53.2 60.6 68.3 75.2 82.5 33.8 38.0 46.2 53.9 61.3 68.8 75.9 82.6 32.4 37.9 46.0 53.6 61.0 68.6 75.6 82.6 3.光杠杆法可测微小长度变化，其主要是采用了光放大原理，放大率为 β=2D/b 。试分析能否一味以增大 D ，减小 b 的手段来提高 β ?