大学物理实验-杨氏模量.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,大学物理实验-杨氏模量,内 容,实验目的,1,实验仪器,2,实验原理,3,实验内容和步骤,4,数据记录和处理,5,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,应变,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,b,f,1,f,2,f,3,D,b,L,光杠杆放大原理图,D,b,L,光杠杆放大原理图,D,b,L,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,r,i,，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,3,、加减砝码后金属丝长度变化测量,4,、用逐差法处理数据,逐差法,加砝码,减砝码,平均值,为增加,4,个砝码铁丝拉伸量,L,的,光杠杆放大量,其中,报告要求,1,、计算杨氏模量,E,：,2,、计算,E,：,测量结果的相对不确定度,3,、规范表示测量结果,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,1,3,Thank You!,