实验七金属杨氏弹性模量的测量.ppt

实验七 金属杨氏弹性模量的测量【实验目的】1测定钢丝的杨氏弹性模量。2掌握用光杠杆测量微小长度变化和原理和方法。3学会用逐差法处理数据。4/26/20231【实验装置】实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20232【实验原理】一、杨氏弹性模量 选用一粗细均匀的金属丝，长度为L，截面积为S，将其上端紧固，下悬质量为m的砝码。当金属丝受外力F=mg作用而发生形变L时，金属受外力作用发生形变而产生的内应力F/S，其应变为L/L，根据虎克定律有，在弹性限度内，物体的应力F/S与产生的应变成正比，即式中E为比例恒量。将上式改写为 实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20233【实验原理】二、光杠杆和镜尺系统是测量微小长度变化的装置 光杠杆结构如图所示，它实际上是附有三个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰三角形。前两足刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后足在前两足刀口的中垂线上。镜尺系统由一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成。镜尺系统和光杠杆组成如图所示的测量系统。实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20234【实验原理】二、光杠杆和镜尺系统是测量微小长度变化的装置 实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20235【实验内容】1在钢丝的下端悬一钩码和适量槽码，使钢丝伸直（这些重量不算在以后各次所加重量之内）。2安置好光杠杆，前足刀口置于固定平台的沟内，后足置于钢丝下端附着的平台上，并靠近钢丝。3使平面镜M与平台大致垂直，沿望远镜筒上面的缺口和准星观察M，改变M的仰角使M中央出现望远镜紫色物镜的像，再观察望远镜的目镜，调节镜筒下面的竖直旋纽，在目镜中看到M的反射光束。调节望远镜筒右侧的聚焦旋纽，可看到支架的像，向右平移望远镜，看到标尺，再调聚焦旋纽，可清晰地看到标尺刻度。调节目镜旋纽，看到十字叉丝，记下水平叉丝对准的标尺刻度n0.4在钩码上逐次加槽码1.0千克，每次待稳定后记下望远镜中相应的读数ni.槽码加到9千克。实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20236【实验内容】5再从钩上逐次取下1.0千克，直至取完所加槽码，记下每次相应的读数ni.6用钢卷尺测量钢丝原长L和平面镜到标尺间的距离D，各测量一次。7从G上卸下光杠杆放在纸上，将后足在纸上压出针孔，M下面刀口压出直线，由针孔对直线画垂线，用米尺量出垂线距离b，测量一次。8测L、D和b的不确定度0.05cm.9测F的不确定度0.01kg.10用螺旋测微计测量钢丝直径d，在不同部位测量十次。实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20237【预习思考题】1根据光的反射定律，证明反射光线的方向不变时，平面镜转动角，则入射光线转过角。2根据光杠杆原理说明怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度，这种提高有没有限度？3本实验中，哪个量的测量不确定度及哪个实验条件对结果的影响最大？根据自己的测量讨论如何改进。4在代入公式时，若采用时，那么F用多少代入实验七 金属杨氏弹性模量的测量4/26/20238