杨氏模量的测定评分标准模板.doc

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”杨氏模量的测量”实验报告评分标准
第一部分: 预习报告( 20分)
一、 实验目的
1．掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法;
2．理解光杠杆测量长度微小变化的原理;
3．学会用逐差法处理数据;
4．进行测量结果的不确定度分析。
二、 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
三、 实验原理
1、 杨氏模量的物理意义。
2、 光杠杆测量长度微小变化的原理。
( 说明: 实验原理应有必要的图示、 公式、 及文字叙述)
四、 实验内容与步骤
1、 调节仪器:
a. 调节支架。 b. 调节光杠杆和镜尺组。 c. 寻找标尺的像, 并使像清晰。
2、 观察金属丝伸长变化。
3、 测量金属丝长度、 平面镜与竖尺之间的距离, 金属丝直径, 光杠杆常数。
( 说明: 实验步骤应阐述具体清晰)

第二部分: 数据采集与实验操作 ( 40分)
有较好的动手能力, 能够很好解决实验过程中出现的问题, 数据采集记录完整准确, 操作过程无误( 35-40分) ;
有一定的动手能力, 能够解决实验过程中出现的一般问题, 数据采集记录完整, 操作过程无大的违规(35-20);
动手能力较差, 难以解决实验过程中出现的一般问题, 数据采集与记录不完整、 有偏差, 有违规操作(0-20分)。
操作要点:
1． 根据测量范围和仪器精度, 选择各测量量所使用的测量仪器;
2． 光杠杆、 镜尺组和望远镜的调节。

第三部分: 数据记录及数据处理 ( 30分)
数据处理要求:
1．原始数据需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中, 再进行具体处理。
2．对单次直接测量量、 、 、 进行不确定度评定, 并给出各量的测量结果。
3．对多次直接测量量、 进行不确定度评定, 并给出各量的测量结果。
4．由不确定度传递公式, 对间接测量量进行不确定度评定, 并给出各量的测量结果。
5．给出实验结论。
测量数据参考值:
1．单次直接测量量测量参考值:
金属丝长度: ; 钢卷尺仪器误差: 0.05cm
光杠杆与镜尺组距离: D = 151.5 cm ; 钢卷尺仪器误差: 0.1cm
光杠杆常数: b = 84.00 mm ; 卡尺仪器误差: 0.02mm
砝码质量: 360g/1个砝码 ; 误差: 1g/ 1个砝码
2．多次直接测量量测量参考值:
金属丝直径测定:
螺旋测微计零点读数: 0.000 mm
次数
1
2
3
4
5
平均值
零点修正值

0.488
0.490
0.489
0.492
0.490
0.490
0.490

0.002
0.000
0.001
0.002
0.000

金属丝长度变化记录
I

1
0
16.20
16.10
16.15
2
360
16.40
16.18
16.29
3

16.58
16.48
16.53
4

16.62
16.56
16.59
5

16.84
16.82
16.81
6

16.96
16.94
16.95
7

17.10
17.04
17.07
8

17.24

17.24
= , , ,

1
2
3
4
平 均

0.66
0.66
0.54
0.65
0.63cm

3． 杨氏模量E的测量参考值:
将各测量量代入公式=,
由不却定度传递公式:

Pa

第四部分: 思考题 ( 10分)
1、 各种不同长度用不同仪器测定, 是如何进行的? 为什么?
答: 本实验中, 金属丝长度用米尺测量, 光杠杆与镜尺组间距离也用米尺测量; 光杠杆常数用游标卡尺测量; 金属丝直径用螺旋测微计测量。
选择测量仪器时, 要考虑测量范围和相对不却定度两个因素, 也就是说要考虑仪器的量程和精度。首先, 要考虑测量范围, 被测物的长度应在测量仪器的量程之内; 同时还要考虑仪器的精度, 尽量减小测量误差。
2、 本实验中哪一个量的测量误差对结果影响最大? 试作具体讨论。
答: 本实验中, 竖尺上的位移( 金属丝拉伸量的光杠杆放大量) 对测量结果影响最大。
根据相对不却定度计算公式: 能够计算各个测量量对测量结果影响的大小, 其中:

可见, 对测量结果影响最大。
3、 用光杠杆把测变成测等量, 若把称为光杠杆的”放大率”, 由( 5-22) 知, 能不能增加, 减小来提高, 这样有没有好处? 有没有限度?
答: 由教材p82,( 5-23) 式得:
, 即, 其中为光杠杆的”放大率”,
（1） 能够经过增加减小来提高, 有好处, 能够提高测量精度。
（2） 有限度: 太小, 则不能成立;
太大, 则实验操作会很不方便, 会增加实验的成本。
4、 采用逐差法处理数据外, 能否用作图法求杨氏模量? 若能, 应怎样作图?
答: 能够用作图法求杨氏模量。根据, 有, 令 , 可得。可见, 对于同一段金属丝, 与是成正比例关系的。即当时, ( 为一个砝码的质量) , 对应; 时, 对应; …,依次类推, 当时, 对应, 以为横坐标, 以为纵坐标描点作图, 会得到一条直线, 求出其斜率, 则, 由此, 能够求出。