用拉伸法测钢丝杨氏模量 实验报告

金属丝杨氏模量的测定实验报告

【实验目的】

1.学会用拉伸法测量杨氏模量；

2.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理； 3.学会用逐差法处理实验数据；

4.学会不确定度的计算方法，结果的正确表达； 【实验仪器】

YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码） 钢卷尺（0-200cm ,0.1 ）、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01) 【实验原理】

在外力作用下，固体所发生的形状变化成为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，

只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。

最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长L，截面积为S，沿长度方向施力F后，物体的伸长?L，则在金属丝的弹性限度内，有：

我们把E称为杨氏弹性模量。

如上图：

?L??tg????x?x ??L???n （?n?n2?n0） ??n2D??2??D?真实测量时放大倍数为4倍，即E=2E 【实验内容】 <一> 仪器调整

1、杨氏弹性模量测定仪底座调节水平； 2、平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；

3、将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；

4、粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高,望远镜的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；

5、调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝； 6、调节叉丝在标尺?2cm以内，并使得视差不超过半格。 <二>测量

1、 记下无挂物时刻度尺的读数n0；

2、依次挂上100g的砝码，8次，计下n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7； 3、依次取下100g的砝码，8次，计下n0‘，n1',n2',n3',n4',n5,n6',n7'； 4、用米尺测量出金属丝的长度L（两卡口之间的金属丝）、镜面到尺子的距离D；

5、用游标卡尺测量出光杠杆x、用螺旋测微器测量出金属丝直径d。 <三>数据处理方法——逐差法

1. 实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。 2. 逐差法采用隔项逐差：

3. 注：上式中的?n为增重400g的金属丝的伸长量。

【实验数据记录处理】 【结果及误差分析】

1. 光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始； 2. 不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布

'块或任意纸片擦拭镜面；

3. 实验测数据前没有事先放上去一个2kg砝码，将金属丝拉直，作为一个基准点；

4. 用游标卡尺在纸上测量x值和螺旋测微器测量读数时易产生误差； 5. 测量金属丝长度时没有找准卡口；

6. 米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测量D，铅垂测量L； 7. 在加减砝码是应该注意轻放，避免摇晃。 附：真实数据图