1、大学物理实验,金属杨 氏 模 量 的测 量,部分资料取自网上，仅供教学参考,注意：本教学片中引用的图片或其它资料，无论注明与否，版权均属原作者或单位所有。,实验简介 实验仪器 实验原理 实验内容和要求 数据处理 注意事项 思考题,返回,本实验采用静态拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量，要求通过对金属丝杨氏模量的测量，掌握运用光杠杆镜尺法测量长度微小变化的方法；掌握根据测量精度的要求合理选择测量仪器的方法；并学习处理数据的两种方法逐差法和图解法。,实验简介,返回,图一,实验仪器,返回,实验仪器实物图,A、B金属丝两端螺丝夹；C平台；D砝码；G光杠杆；J仪器调节螺丝；T望远镜；S标尺,A,B,C,D,
2、G,J,T,S,实验仪器结构示意图,A、B金属丝两端螺丝夹；C平台；D砝码；G光杠杆；J仪器调节螺丝；T望远镜；S标尺,实验原理,1基本原理 根据胡克定律，在弹性限度内，应变与应力成正比，即 -,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,实验原理介绍光杠杆法测微小伸长,光杠杆结构图（1平面镜 2后足 3前足） 光杠杆原理图,当光杠杆支脚随被测物上升或下降微
3、小距离L时，镜面法线转过一个角，而入射到望远镜的光线转过2角，如图所示。当很小时（ ）,金属杨氏模量测量公式中各物理量的意义,m : 单个砝码的质量 D : 平面镜与标尺之间的距离,用米尺进行测量。 L : 金属丝的长度,用米尺进行测量。 b : 光杠杆前后足的垂直距离,用游标卡尺进行测量。 d : 金属丝的直径,用游标卡尺进行测量。,：用逐差法处理微小长度的数据求得。,实验内容和要求,1.杨氏模量测定仪的调整 2.光杠杆及望远镜尺组的调节 （1）外观对准调节光杠杆与望远镜、标尺中部在同一高度上。 （2）镜外找像缺口、准星、平面镜中标尺像三者在一条水平 线上。 （3）镜内找像 先调节目镜使叉丝
4、清晰，再调节调焦钮看清标尺像，直到无视差为准。 （4）细调对零或对准标尺像零刻线附近的任一刻度线，并记录读数n0 。 3.测量：采用等增量测量法。 （1）将依次增减砝码的读数记入表格中。 （2）将相关长度量L、R、b、d等的测量数据记入表格。,返回,数据处理 1将依次加减砝码所得数据，用逐差法处理求,计算直接测量量L、R、b及d和 的不确定度（求合成不确定度） （1）钢丝原长L： （2）标尺到镜面间距R： （3）光杠杆后脚到两前脚连线的距离b： （4）钢丝直径的平均值,2计算E值并与公认值比较（ ）,则 （5）标尺读数： 注： 为测定不确定度（是由估读引起的）， 为仪器不确定度。 即 （ 为仪
5、器说明书上标明的最大误差或极 限误差）,根据实测情况各直接测量量的极限误差为：,5计算E的不确定度，并由不确定度表示测量结果 由公式 可得 则 即测量结果：,返回,注意事项,1.加减砝码时动作要平稳,勿使砝码托摆动。否则将会导致光杠杆后足尖发生移动。并在每次增减砝码后，等金属丝完全不晃动时才能读数 2.在测量过程中，不能碰动各仪器。增加砝码时应将砝码缺口交叉放置。（为什么？） 3.对测得的一组 值,如果 不按比例增减，应分析原因后重新测量。 4.用千分尺测d时，应先检查零点读数，并记录零点误差。要求对不同位置处测6次。,返回,思考题 1本实验中，各个长度量用不同的仪器来测定，是怎样考虑的？为什么？ 2分析本实验测量中哪个量的测量对E的结果影响最大？如何进一步改进？ 3根据测量结果，练习用作图法处理数据，并求出E。,返回,
