杨氏弹模量的测定.ppt
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1、山西师范大学 物理与信息工程学院,杨氏弹性模量的测定,力学实验(四),实验目的:,1. 用拉伸法测量金属丝的杨氏弹性模量; 2. 掌握用光杠杆测量微小长度的原理及方法; 3. 学会用逐差法处理实验数据。,实验原理:,一粗细均匀的长度为L、横截面积为S的金属丝,将其上端固定,下端悬挂砝码。金属丝受砝码重力F的作用而发生形变,伸长量为L ,比值F/S是金属丝截面上单位面积所受的作用力,叫做应力,而比值L/L是金属丝单位长度的相对形变,叫做应变。,实验原理:,物体在一定的弹性范围内,物体所受的应力与应变成正比,叫做胡克定律,即 F/S=E L/L。比例系数E即为杨氏弹性模量。E 可由下式计算: 杨氏
2、弹性模量是表征材料性质的一个参量,仅与材料的结构、成分及其加工制造的方法等有关,杨氏模量的大小标志了材料的刚性。 实验通过测定金属丝受拉力F、长度L、升长量L和金属丝面积 S (通过直接来确定)来测得E。,实验仪器:,杨氏模量测量仪; 光杠杆、镜尺组; 钢卷尺、钢直尺、砝码; 螺旋测微计。,仪器原理:,杨氏模量测量仪构造及原理:,实验步骤:,1. 调节支架底座的三个螺丝,使支架垂直(钢丝铅直),并使夹持钢丝下端的夹头(小金属圆柱体)能在平台小孔中无摩擦地自由活动。 2. 将光杠杆放在平台上,两前足尖放在平台的沟槽中,后足尖放在下夹头的上表面,然后用眼睛估计,使小平面镜镜面垂直平台。 3. 调节
3、望远镜标尺至光杠杆平面镜的距离。 4. 调节望远镜与小平面镜大致等高(先用钢卷尺测量一下平面镜离地面的高度,然后再用钢卷尺测量并调节望远镜的高低与此大致等高)。,实验步骤:,5. 移动望远镜,使其垂对准平面镜,并使望远镜上方两端的缺口准星与平面镜三点成一线; 6. “外视”观察寻找标尺像。沿望远镜上方用眼睛对着平面镜直接看去,找到标尺像。如果看不到标尺像,适当调节望远镜的位置与倾斜度和平面镜的倾斜度; 7. “内视”调节望远镜。先转动目镜,使叉丝清晰;后调节物镜(转动右边手轮),即望远镜调焦,使标尺像清晰且无视差(注意:未加砝码时,要使叉丝水平线处于标尺“0”点附近1cm之内)。,数据记录与处理:,1. b、L、D、F 的数据处理 2. 钢丝直径d的数据处理。 3. 增、减砝码时标尺读数的数据。 4. 计算杨氏弹性模量E,思考题:,两根材料相同,粗细、长短不同的金属丝,在相同的外力条件下升长量是否一样?它们的弹性模量是否相同,为什么? 估计测量中造成误差的因素。,
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