1、杨氏模量的测量,大学物理实验,内 容,实验目的,掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法 理解光杠杆测量长度微小变化的原理 学会用逐差法处理数据 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,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。,式中S 为金属丝横截面积：,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：,实验原理,金属丝横截面积S ：,杨式模量定义为：,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L是一个微小
2、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。,d为细铁丝的直径,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）。,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,杨氏模量仪示意图,光杠杆常数 b,光杠杆原理,光杠杆放大原理图,光杠杆放大原理图,光杠杆放大原理图, 叫光杠杆放大率,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L 的光杠杆放大量,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
3、象于分划板上，从两条视距线上可读出标尺像上的读数。,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。,逐次加360g砝码，在望远镜中读计对应标尺的位置，共7次；然后将所加砝码逐次去掉（每次减360g），并读取相应读数。,2、观察金属丝伸长变化,实验内容和步骤,(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测
4、微计测量d,3、测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离D，金属丝直径d，光杠杆常数b。,实验内容和步骤,(1)用钢卷尺测量L和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,注意事项,1、实验系统调好后，一旦开始测量ri，在实验过程中不能对系统的任何一部分进行调整，否则，所有数据将重新再测。,2、加减砝码时要轻拿轻放，系统稳定后才能读取刻度尺，读数过程中不要按压桌面。,3、光杠杆后脚尖不能接触钢丝。,数据记录和处理,1、金属丝原长L = (cm)光杠杆与望远镜镜尺距离D = (cm)光杠杆常数b = (cm),2、金属丝直径d测量数据（表5-5）,3、加减砝码后金属丝长度变化测量（表5-6）,4、用逐差法处理数据（表5-7）,逐差法,为增加4个砝码铁丝拉伸量L的光杠杆放大量,其中,不确定度,一.,二.,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 1.2.3.4,Thank You !,
