杨氏模量实验报告 (2).docx

实验报告【实验名称】拉伸法杨氏模量【实验目的】1. 掌握拉伸法测量杨氏模量的方法 2. 学习用光杠杆放大微小位移量的方法 3. 练习用最小二乘法处理数据和评定测量不确定度【实验仪器】ZKY-YM 数显近距转镜式杨氏模量仪(包含测试架、数字拉力计、光杠杆和望远镜等)， 钢卷尺，游标卡尺，螺旋测微器，待测金属丝等。【实验操作】1. 调节测试架1) 将拉力传感器信号线接入数字拉力计信号接口，用 DC 连接线连接数字拉力计电源输出孔和背光源电源插孔。 2) 打开数字拉力计电源开关，预热10min。显示的为重量，需乘以g = 9.8N/kg。3) 旋转光杠杆上的小型测微器的微分筒，使得光杠杆常数 D为设定值。旋转施力螺母，给金属丝施加一定的预拉力，将金属丝原本存在弯折的地方拉直。2. 调节望远镜1) 将望远镜移近并正对实验架平台板。调节望远镜使镜筒中心大致与反射镜转轴等高。同时调节支架上的三个螺钉，直到从目镜中看去能看到背光源发出的明亮的光，且无视差。 2) 调节目镜视度调节手轮，使得十字分划线清晰可见。调节调焦手轮，使得视野中标尺的像清晰可见。 3) 调节支架螺钉，使十字分划线横线与标尺刻度线平行，并对齐2.0cm 的刻度线。水平移动支架，使十字分划线纵线对齐标尺中心。3. 数据测量1) 测量 L、H、D、d此处的d为十次不同位置测量取平均值。2) 测量标尺刻度 x 与拉力F，分别测加减力时候的数值，注意此过程旋钮不能回旋。且要控制不要超过最大加力值。3) 实验完成后，旋松施力螺母，使金属丝自由伸长，并关闭数字拉力计。【实验数据】1. 金属丝原长（用米尺测量）：L=737.6mm2. 反射镜转轴到标尺的垂直距离（用米尺测量）：H=699.2mm3. 光杠杆常数（游标卡尺和本身的螺旋测微器）：游标卡尺读数：28.94mm螺旋测微器读数：0.165mm得D=29.105mm4. 金属丝的直径（千分尺测得）：测量不同部位的十次结果如下（单位：mm）：取平均值：d=0.7022mm5. x随F的变化：数据处理：1.利用最小二乘法求曲线斜率：斜率0.000448r-20.99832.计算杨氏模量E=2.041*1011 N/m2由公式得：E=L4d2KLX=8LHd2D=8*0.7376*0.6992*0.0007022*0.029105*0.0004480=2.041*1011 N/m23. 计算不确定度uL=uH=0.510-3muD=仪3=0.023=1.1510-5muAd=11091.2910-8muBd=仪3=0.0053mud=uAd2+uB2=1.310-5mu=r-2-1N-2=0.0004480*0.9983-2-111-2=2.31310-5 uE=EuLL2+uHH2+uDD2+2udd2+2=7.776*109N/m2【误差分析】偶然误差：a. 测量数据的不准确；b. 关于样品直径d,标尺位置X, 标尺至反射镜中心距离H, 光杠杆常数D, 金属丝长度L等的读数误差系统误差：计算过程中作的两个近似处理a. 当金属丝拉长L，反射镜转过的角度为: b. 反射光线与标尺的交点(即望远镜中看到的标尺位置)的移动量为: