實(shí)驗(yàn)06_拉伸法測(cè)定金屬的楊氏模量

1、1拉伸法測(cè)定金屬的楊氏模量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書拉伸法測(cè)定金屬的楊氏模量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書1實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器楊氏模量?jī)x、光杠桿、尺讀望遠(yuǎn)鏡、游標(biāo)卡尺、千分尺、鋼卷尺、砝碼2教學(xué)內(nèi)容與要求教學(xué)內(nèi)容與要求2.1掌握拉伸法測(cè)定金屬楊氏模量的方法：本實(shí)驗(yàn)利用鋼絲在外力拉伸時(shí)產(chǎn)生形變，使得鋼絲伸長(zhǎng)。根據(jù)胡克定律，在鋼絲的彈性限度內(nèi)，鋼絲的應(yīng)力與應(yīng)變成正比：，其中S是鋼絲的截面積，。只LLYSF??42dS??要測(cè)出在一定的受力狀態(tài)下，鋼絲的伸長(zhǎng)量ΔL就能求出鋼絲的楊

2、氏模量了。2.2學(xué)習(xí)用光杠桿放大測(cè)量微小長(zhǎng)度變化量的方法：鋼絲伸長(zhǎng)量的變化是一個(gè)微小量，用普通的方法難以測(cè)量，必須使這個(gè)微小量放大后才能測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)用光杠桿法放大微小量，放大方法如下圖所示：從圖1中我們可以看到，當(dāng)鋼絲拉力變化ΔF時(shí)長(zhǎng)度的變化為ΔL，此時(shí)刻度尺的讀數(shù)就變化了ΔN，而要讀出ΔN是一件輕而易舉的事。我們知道：，??HHtgL?????DDtgN22???；不難得出：，所以我們可以DNHL2???得到：。又因?yàn)镕=Mg，所NH

3、FLDYd????28以有NHMgLDYd????282.3學(xué)習(xí)用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)不直接計(jì)算本實(shí)驗(yàn)不直接計(jì)算ΔF和ΔN，而是將實(shí)驗(yàn)中測(cè)到的Ni和Fi直接代入最小二乘法公式中計(jì)算b及其不確定度，參看課本27頁(yè)公式（9）、（10）與（12），令，之后再NyMx??求出楊氏模量Y和它的不確定度。注意此時(shí)。HbLDgYd?28?3重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)掌握用光杠桿放大測(cè)量微小長(zhǎng)度變化量的方法，必需做到能把原理和實(shí)際的儀器狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。學(xué)會(huì)

4、如何把楊氏模量?jī)x、光杠桿和尺讀望遠(yuǎn)鏡三者之間的相對(duì)位置調(diào)整好。4難點(diǎn)指導(dǎo)難點(diǎn)指導(dǎo)4.1裝置的調(diào)節(jié)關(guān)鍵在于明確每一調(diào)節(jié)步驟的目的，而不是盲目地調(diào)節(jié)。首先楊氏模量的平臺(tái)要水平，就需調(diào)節(jié)水準(zhǔn)儀氣泡至中央。然后光杠桿的后足和前足的放置要能達(dá)到可以真實(shí)地反映鋼絲長(zhǎng)度的變化，光杠桿的鏡面要垂直于楊氏模量的平臺(tái)。之后就是尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)了。尺讀望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)要達(dá)到幾個(gè)目標(biāo)：圖1光杠桿放大原理圖3關(guān)于楊氏模量的定義和公式等部分的內(nèi)容2.2實(shí)驗(yàn)方法關(guān)于光杠

5、桿的原理描述，原理圖，公式的推導(dǎo)，最終如何得到主要的計(jì)算公式等。2.3簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)步驟3數(shù)據(jù)處理3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格表1測(cè)楊氏模量相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表(其中g(shù)=9.789Nkg）注意表格應(yīng)為三線表注意表格應(yīng)為三線表M(kg)N′i(加，加，cm)N″i(減，減，cm)Ni=2iiNN????B1(cm)B2(cm)L(cm)d(1kgcm)d(6kgcm)H(cm)3.2數(shù)據(jù)處理令NyMx??則：=；=；=；=；=；=2x2x2y2yxyxy