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杨氏模量的测量

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杨氏模量的测量 - PowerPoint PPT Presentation


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基础实验 3. 杨氏模量的测量. 实验目的. 1. 实验仪器. 2. 实验原理. 数据记录和处理. 3. 5. 实验内容和步骤. 4. 内 容. 实验目的. 用伸长法测量金属丝杨氏模量 了解望远镜的结构及使用方法 掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理 学习用对立影响法消除系统误差的思想方法 用环差法处理数据 进行测量结果的不确定度分析. 实验仪器. 杨氏模量测定仪 螺旋测微计 游标卡尺 米尺 砝码 待测金属丝. 应变. 实验原理. 1 、 杨氏模量的物理意义 :描述材料抵抗形变能力的物理量,该值越大,材料越不容易变形。.

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Presentation Transcript
slide2

实验目的

1

实验仪器

2

实验原理

数据记录和处理

3

5

实验内容和步骤

4

内 容
slide3
实验目的
  • 用伸长法测量金属丝杨氏模量
  • 了解望远镜的结构及使用方法
  • 掌握用光杠杆测量长度微小变化量的原理
  • 学习用对立影响法消除系统误差的思想方法
  • 用环差法处理数据
  • 进行测量结果的不确定度分析
slide4
实验仪器

杨氏模量测定仪

螺旋测微计

游标卡尺

米尺

砝码

待测金属丝

slide5

应变

实验原理

1、杨氏模量的物理意义:描述材料抵抗形变能力的物理量,该值越大,材料越不容易变形。

L为金属丝的长度

L为其受拉力F后的伸长量

杨式模量定义为:

式中S 为金属丝横截面积:

slide6
实验原理

杨式模量定义为:

金属丝横截面积S :

D为细铁丝的直径

式中金属丝原长L可由米尺测量, 钢丝直径D可用螺旋测微仪测量,外力F可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出,而ΔL是一个微小长度变化量,本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量L 的间接测量。

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实验原理

2、光杠杆测量长度的微小变化:

杨氏模量测定仪:核心部件是光杠杆系统(由光杠杆镜架与望远镜组成)。

slide8

杨氏模量仪示意图

1-金属丝

2-光杠杆

3-平台

4-挂钩

5-砝码

6-三角底座

7-标尺

8-望远镜

slide9

光杠杆原理

f3

θ

b

θ

f1

△L

θ

b

B

f2

光杠杆常数b

光杠杆放大原理图

slide10

θ

θ

△L

θ

b

B

光杠杆放大原理图

slide11

θ

θ

△L

θ

b

B

光杠杆的作用在于将微小的伸长量L放大为竖尺上的位移l。

l叫ΔL的光杠杆放大量

叫光杠杆放大率

光杠杆放大原理图

slide13

尺读望远镜组:

测量时,望远镜水平地对准光杠杆镜架上的平面反射镜,经光杠杆平面镜反射的标尺虚象又成实象于分划板上,从两条视距线上可读出标尺像上的读数。

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实验内容和步骤

1、调节仪器:

调节光杠杆和望远镜:

(1)调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直

(2)调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同

(3)沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、

平面镜在同一直线上,左、右移动望远镜

在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可

微调镜子的角度,直到找到为止。

(4)旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋

动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。

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实验内容和步骤

2、观察金属丝伸长变化

逐次加1个砝码,在望远镜中读计对应标尺的位置,直至6个砝码;然后将所加砝码逐次去掉(每次减1个),并读取相应读数。

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实验内容和步骤

3、测量金属丝长度l、平面镜与竖尺之间的距离B,金属丝直径D,光杠杆常数b。

(1)用钢卷尺测量l和B;

(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量D;

(3)取下光杠杆在展开的白纸上同时按下三个尖脚的位置,用直尺作出光杠杆后脚尖到前两尖脚连线的垂线,用游标卡尺测出b.

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注意事项

1.保持光学镜面清洁,不得用手触摸,镜面有灰尘时,应以软毛刷轻拭,且用毕应盖好物镜罩;

2.调节望远镜时,动作要轻,且尽量不靠微动手轮瞄准目标,伸长仪及望远镜尺组应避免撞击和剧烈振动;

3.应保护光杠杆刀刃、足尖及平面镜,严禁磕碰和跌落;其固定螺丝不得旋得过紧,以防平面镜变形;

4.测像移过程中不得碰动仪器的任何部位,且加减砝码时动作要轻,防止砝码托摆动,以提高测量精度。

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加砝码

减砝码

平均值

数据处理-逐差法

为增加4个砝码铁丝拉伸量Δl的光杠杆放大量

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不确定度

一.

二.

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三. 测量结果的不确定度与相对不确定度:

四. 测量结果表示:

课后作业: 思考题 1.2.3