用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量-周光明

1、用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握用光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理和方法。2.訓(xùn)練正確調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)的能力。3.測(cè)定金屬絲的楊氏彈性模量。4.學(xué)習(xí)用逐差法處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)儀器：實(shí)驗(yàn)儀器：楊氏彈性模量測(cè)定儀、螺旋測(cè)微計(jì)、游標(biāo)卡尺、望遠(yuǎn)鏡、鋼卷尺、光杠桿、水平儀、砝碼組、被測(cè)金屬絲。實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：任何彈性物體在外力作用下都會(huì)發(fā)生形變。一長(zhǎng)度為、橫截面積為的均勻lS金屬絲，在受到沿長(zhǎng)度方向上的外力

2、作用時(shí)，伸長(zhǎng)量為，在彈性形變的限度內(nèi)，根據(jù)F?胡克定律，其受到的拉伸應(yīng)力與伸長(zhǎng)的應(yīng)變成正比，即SFll?（1）FESl??比例系數(shù)稱為該金屬的楊氏模量，單位為E2Nm??設(shè)鋼絲直徑為，則，代入（1）式整理得出d214sd??（2）24FlEd???上式表明，對(duì)于長(zhǎng)度、直徑d和所加外力F相同的情況下，楊氏模量大的金屬絲的伸長(zhǎng)l量較小，而楊氏模量小的伸長(zhǎng)量較大。因而，楊氏模量表達(dá)了材料抵抗外力產(chǎn)生拉伸?（或壓縮）形變的能力。根據(jù)式（2）測(cè)楊

3、氏模量時(shí)，伸長(zhǎng)量比較小不易測(cè)準(zhǔn)，因此，測(cè)定楊氏模量的裝置，都?是圍繞如何測(cè)準(zhǔn)伸長(zhǎng)量而設(shè)計(jì)的。此實(shí)驗(yàn)是利用放大法，杠桿裝置去測(cè)伸長(zhǎng)量。?放大技術(shù)法是一種應(yīng)用十分廣大的測(cè)量技術(shù)，如螺旋測(cè)微計(jì)是通過(guò)機(jī)械放大而提高測(cè)量精度的。光杠桿放大原理被廣泛地運(yùn)用于許多高靈敏度儀表中，如光電反射式檢流計(jì)、沖擊電流計(jì)等。放大法的核心是將微小變化量輸入一“放大器”，經(jīng)放大后再作精確測(cè)量。設(shè)微小變化量用ΔL表示，放大后的測(cè)量值為N，我們稱A=NΔL為放大器的放大

4、倍數(shù)。原則上A越大，越有利于測(cè)量，但往往會(huì)引起信號(hào)失真。研究保真技術(shù)已成為測(cè)量技術(shù)的一個(gè)專門(mén)領(lǐng)域。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們所用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有：YWC1楊氏彈性模量測(cè)量?jī)x（包括望遠(yuǎn)鏡、測(cè)量架、光杠桿、標(biāo)尺、砝碼）、鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器。其中，我們使用的是光杠桿原理，那光杠桿原理又是什么樣的一個(gè)原理呢？下面我們先來(lái)了解什么叫做光杠桿原理。光杠桿原理：光杠桿是測(cè)量微小長(zhǎng)度（或長(zhǎng)度改變量）的一種儀器，如圖一所示。將平面鏡裝在有三足尖的丁字架上

5、，就構(gòu)成了一個(gè)光杠桿。讀數(shù)為和，則有0AmA（5）2102DDAAm???將和（5）式代入（2），得出用伸長(zhǎng)法測(cè)金屬絲的楊氏模量E的公式為Fmg?（6）??10228DAAdmglDEm???設(shè)，則為砝碼質(zhì)量改變個(gè)單位時(shí)，望遠(yuǎn)鏡中所見(jiàn)尺的讀數(shù)的變化量，則0AAym??ym式6）可改為122ydddg8E??m?運(yùn)用這種發(fā)法，我們就可以測(cè)出金屬絲的楊氏模量了。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)過(guò)程首先，在任何實(shí)驗(yàn)之前，最主要的工作就是檢查儀器，需要調(diào)平的

6、我們要調(diào)平。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們需要做到幾個(gè)方面：1、調(diào)節(jié)支架鉛直：2、調(diào)節(jié)光杠桿，使光杠桿的三足尖在同一水平面內(nèi)，并使鏡面豎直：3、調(diào)節(jié)鏡尺系統(tǒng)，使標(biāo)尺豎直，望遠(yuǎn)鏡水平，并與平面鏡位于同一高度，對(duì)準(zhǔn)鏡面。用眼睛從望遠(yuǎn)鏡上部邊緣觀察平面鏡，在鏡中看到望遠(yuǎn)鏡及標(biāo)尺，調(diào)節(jié)目鏡及物鏡，使能看清叉絲及清晰的標(biāo)尺讀數(shù)（此讀數(shù)此讀數(shù)最好在標(biāo)尺零點(diǎn)），并注意消除視差。4、測(cè)量的時(shí)候，我們從m=0開(kāi)始，逐次增加并記錄對(duì)應(yīng)質(zhì)量的對(duì)應(yīng)標(biāo)尺讀kg1m?數(shù)，然后逐

7、個(gè)的減小質(zhì)量，每次也是，再分別記錄下對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)，如此往復(fù)kg1做三組。其中還要測(cè)量出金屬絲的長(zhǎng)度、金屬絲的直徑d、光杠桿兩足尖的距離以及光杠l1D桿鏡面到直尺的距離。2D4、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)制得小表：表一增減砝碼前后金屬絲長(zhǎng)度的變化日期：2010.04.10記錄人：周光明質(zhì)量／kg／cm0A／cm0A?／cm1A／cm1A?／cm2A／cm2A?02.852.832.832.812.812.8313.393.4