大学物理实验拉伸法测金属丝的杨氏模量.ppt
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1、普通物理实验,拉伸法测量金属丝的杨氏模量,返回,【实验目的】 1. 掌握用静态拉伸法测定金属丝杨氏模量 的方法。 2. 学习使用光杠杆测微小长度变化的原理和方法,学会使用望远镜。 3. 学会使用逐差法处理数据。,【实验仪器】 杨氏模量仪、光杠杆、砝码、米尺(或 钢卷尺)、螺旋测微计、游标卡尺、望 远镜尺组等。,图一,【实验原理】 物体在外力作用下发生形状大小的变化, 称为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两 类。在本实验中,只研究弹性形变。最简单 的形变是金属丝或棒受到沿纵向外力作用后 所引起的长度的伸长或缩短,拉伸法就是研 究这种简单弹性形变的方法。,1基本原理 设有一根长为L、粗细均匀的钢丝
2、,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 度内,应变与应力成正比,即 (1) 式中比例系数E叫做杨氏弹性模量。 若钢丝的直径为d,则 ,所以 (2) 在SI制中,E的单位为 。,2光杠杆镜尺法测微小伸长量,测量原理如图所示。 光杠杆镜尺法是一种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。,图(二),设起始状态标尺上的测量读数为 n1,当待测 钢丝受力作用而伸长时,光杠杆后脚随之下 降,杠杆架和镜面偏转角,反射线转过 2角,此时标尺读数为n2 , 则有 由于很小, 所以有 消去, 得 (3) 式中, n-n0=n。,将式(3 )代入式(2)中, 得,本实验使钢
3、丝伸长的力F是砝码作用在钢丝上的重力mg, 因此,杨氏弹性模量的测量公式为,(4),(5),注意:式中,n与m有对应关系。如果m是1个砝码的质量, n应是荷重增(或减)1个砝码所引起的光标偏移量; 如果n是荷重增(或减)4个砝码所引起的光标偏移量,m就应是4个砝码的质量。,【实验内容和要求】,1.杨氏模量仪的调整 (1) 调节支架底座螺丝,使底座水平(观察底座上的水准仪)。 (2) 将光杠杆放在平台上,两前足放在平台前面的横槽内,后足放在活动金属丝夹具上,但不可与金属丝相碰调整平台的上下位置,使光杠杆前后足位于同一水平面上。 2.光杠杆及望远镜尺组的调节 (1) 外观对准 将望远镜尺放在离光杠
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