拉伸法测杨氏模量

实验仪器
实验步骤
1．调节杨氏模量 测定仪底座螺钉， 使支架、金属丝铅 直，使平台水平。
2．安放光杠杆。调平面镜镜面竖直，两前脚放在 平台前部的槽中，后脚放在钢丝下端的夹头上的适 当位置，不能接触钢丝，不要靠着圆孔边，也不要 放在夹缝中。
3．望远镜尺放在离光杠杆镜面约为1.5m 处,调节 望远镜,使望远镜和平面镜等高。调节仰俯螺钉，使 望远镜水平,望远镜应对准平面镜中部,标尺要竖直.
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作业
• 1、回答问题：如何减小系统误差 • 2、书写报告 • 3、设计内容:测纸片厚度
千分尺使用之前 应先读零点读数， 然后将测量值减去 零点读数才是被测 物体的真实值。同 时要注意零点读数 的正负。例如右下 两图：：0.062mm 右图读数为： -0.013mm 另外：测量时应注 意，当测砧面快接 触到被测样品时一 定要用棘动轮，不 能用微分筒。
2
F 3mg
(xi x) u A (x) S (x) n(n 1)
（n为逐差值个 数，此处n=3）
2 u B x A 3
uc (x) u (x) u (x)
2 A 2 B
uB d A / 3 0.01/ 3 mm
uc (d ) u (d ) u (d )
螺旋测微计 测钢丝直径
用米尺测量平面镜到标尺的距离D = cm；
取下砝码，用米尺测量测出金属丝原长（两夹 头之间部分） L = cm. 将光杠杆在白纸上压出三个足尖的痕迹， 用直尺作出后脚尖到两前脚尖连线的垂线, 用游标卡尺测其长度l = cm。
计算平均值及不确定度：
8DLF Y 2 πd l x
uc (Y ) uc (Y ) Y Y
Y Y 2uC (Y )
• 注意事项
• 1．实验系统调好后，一旦开始测量，在实 验过程中绝对不能对系统的任一部分进行任 何调整。否则，所有数据将重新再测。 • 2．加减砝码时，要轻拿轻放，并使系统稳 定后才能读取。 • 3．注意保护平面镜和望远镜，不能用手触 摸镜面。 • 4．实验完成后，应将砝码取下，防止金属 丝疲劳
2 A 2 B
uc D u B D 4 / 3 mm
uc L uB L 3/ 3 mm
uc l uB l 0.05 / 3 mm
uc (Y ) uc ( D) 2 uc ( L) 2 uc ( F ) 2 uc (d ) 2 uc (l ) 2 uc (x) 2 ( ) ( ) ( ) (2 ) ( ) ( ) Y D L F l d x
目 镜
准 星
物镜调焦 物镜
4.调整望远镜
(1)镜外找像 :通过望远镜筒上的缺口、准星往平 面镜中观察,应看到镜面中有标尺的像。若没有标 尺的像,可左右移动望远镜尺组或微调光杠杆镜面 的垂直程度,直到能观察到标尺像为止。
目 镜
准 星
物镜调焦
物镜
(2)镜内找像:调节目镜旋钮使“丰”字叉丝清 晰，调焦使标尺像清晰。
千分尺的读数规则
游标卡尺的读数规则
下图所示游标卡尺的主尺读数为12.3cm，游标的 读数为0.096cm，所以测量值为12.396cm
5、调整直尺位置，记录数据前标尺读数应在 12cm以下。开始加砝码测数据。实验中手勿 压桌面和在桌面加减东西。加的砝码缺口应 相互错开，防止事故。
记录数据
砝码个数 加 标尺读 数 mm 减 0 1 2 3 4 5 6 不记 数据 不记 数据
平均
用逐差法处理数据
序号i xi=xi+3xi 1 2 3 平均
“丰”字叉丝
目 镜 准 星
物镜 调焦 物镜
标尺像
(3)细调消除视差:眼睛在目镜处微微上下移动，如果 叉丝的像与标尺刻度线的像出现相对位移，应重新 微调目镜和物镜，直至消除为止。
视差产生的原因：由于度量标尺（分划板）与被 测物体（像）不共面，使得当眼睛晃动（观察位 置稍微改变）时，标尺与被测物体之间会有相对 移动。
拉伸法测杨氏弹性模量
实验目的：
1、学习用拉伸法测量金属丝杨氏模量，掌握 光杠杆测定微小伸长量的原理； 2、初步学会调节、使用望远镜； 3、巩固练习三种基本长度测量仪器的使用。
要求： 1、望远镜视场亮度均匀； 2、标尺像清晰无视差，“丰”字叉丝清晰； 3、正确计算杨氏模量及其不确定度。
前言
杨氏模量(Young‘s modulus)， 1807年因英国 物理学家托马斯·杨所得到的结果而命名。它是表 征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，杨 氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大， 材料越不容易发生形变。 杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之 一,是工程技术设计中常用的参数。
2 N m 在国际制中，Y的单位为 。
光杠杆镜尺法是利用光学原理把微小长度的变化加 以放大后，再进行测量的方法。
a
L
S
b
R
c
M G C
L x 2 l D
，
x 2D 光杠杆的放大倍数 L l
4 FL Y 2 d L
x 2D L l
8 DLF Y 2 d lx
实验原理
设有一根长为L、粗细均匀的钢丝，截面积为S，在 外力F的作用下伸长△L。根据胡克定律，在弹性限
L F 度内，相对伸长 与应力 成正比，即 L S F L
S
Y
L
比例系数Y叫做杨氏弹性模量。 若钢丝的直径为d，则 S d 2 / 4，所以
L
S
F
L
4 FL Y 2 d L