用拉伸法测金属丝的杨氏模量[1].doc

用拉伸法测金属丝的杨氏模量参考报告

一、实验目的
1.学会用拉伸法测量杨氏模量；
2.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理；
3.学会用逐差法处理实验数据；
4.学会不确定度的计算方法，结果的正确表达；
5.学会实验报告的正确书写。
二、实验仪器
YWC-1杨氏弹性模量测量仪（包括望远镜、测量架、光杠杆、标尺、砝码）、 钢卷尺（0-200cm ,0.1 、游标卡尺(0-150mm,0.02)、螺旋测微器(0-150mm,0.01)
三、验原理
在外力作用下，固体所发生的形状变化成为形变。它可分为弹性形变和塑性形变两种。本实验中，只研究金属丝弹性形变，为此，应当控制外力的大小，以保证外力去掉后，物体能恢复原状。
最简单的形变是金属丝受到外力后的伸长和缩短。金属丝长，截面积为，沿长度方向施力后，物体的伸长，则在金属丝的弹性限度内，有：

我们把称为杨氏弹性模量。

如上图：

四、实验内容
<一> 仪器调整
1、氏弹性模量测定仪底座调节水平；
2、平面镜镜面放置与测定仪平面垂直；
3、将望远镜放置在平面镜正前方1.5-2.0m左右位置上；
4、粗调望远镜：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高,望远镜的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；
5、调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝；
6、调节叉丝在标尺以内，并使得视差不超过半格。
<二>测量
1、 下无挂物时刻度尺的读数；
2、依次挂上的砝码，七次，计下；
3、依次取下的砝码，七次，计下；
4、用米尺测量出金属丝的长度（两卡口之间的金属丝）、镜面到尺子的距离；
5、用游标卡尺测量出光杠杆、用螺旋测微器测量出金属丝直径。
<三>数据处理方法——逐差法
1. 实验测量时，多次测量的算术平均值最接近于真值。但是简单的求一下平均还是不能达到最好的效果，我们多采用逐差法来处理这些数据。
2. 逐差法采用隔项逐差：

3. 注：上式中的为增重的金属丝的伸长量。

五、实验数据记录处理

i
mi（kg）
加砝码
减砝码
平均值

不确定度
0
1
2
3
0
1
2
3
0.00
0.47
0.94
1.38
0.01
0.49
0.98
1.40
0.00
0.48
0.96
1.39
1.84
1.82
1.80
1.82
=0.06 cm
4
5
6
7
4
5
6
7
1.83
2.29
2.77
3.21
1.85
2.31
2.75
3.21
1.84
2.30
2.76
3.21
= cm
直径
未加载
加满载
平均值 0.600 mm
d上

d中

d下
0.601
0.601
0.599
0.599
0.601
0.601
0.600
0.600
不确定度： 0.006 mm
0.602
0.601
0.596
0.598
mm
其
他
数
据
螺旋测微器零点读数：0.000 mm ;游标卡尺零点读数0.00mm
150.20 0.05 cm
68.20 0.05 cm
7.660 0.002 cm
结
果
表
达
Y （2.04 0.13）
百分差： 2%---－3%
金属丝伸长量：

金属丝直径：

=
=0.13
标准值：
百分差：

六、结果及误差分析
1. 光杠杆、望远镜和标尺所构成的光学系统一经调节好后，在实验过程中就不可在移动，否则，所测的数据将不标准，实验又要重新开始；
2. 不准用手触摸目镜、物镜、平面反射镜等光学镜表面，更不准用手、布块或任意纸片擦拭镜面；
3. 实验测数据前没有事先放上去一个砝码，将金属丝拉直，作为一个基准点；
4. 用游标卡尺在纸上测量x值和螺旋测微器测量读数时易产生误差；
5. 测量金属丝长度时没有找准卡口；
6. 米尺使用时常常没有拉直，且应该注意水平测量D，铅垂测量L；
7. 在加减砝码是应该注意轻放，避免摇晃。

本报告仅供参考格式。
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