大学物理实验杨氏模量.ppt

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1、关于大学物理实验杨关于大学物理实验杨氏模量氏模量现在学习的是第1页，共23页内内 容容实验目的实验目的1实验仪器实验仪器2实验原理实验原理3实验内容和步骤实验内容和步骤4数据记录和处理数据记录和处理5现在学习的是第2页，共23页实验目的实验目的v掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法v理解光杠杆测量长度微小变化的原理理解光杠杆测量长度微小变化的原理v学会用逐差法处理数据学会用逐差法处理数据v进行测量结果的不确定度分析进行测量结果的不确定度分析现在学习的是第3页，共23页实验仪器实验仪器杨氏模量测定仪杨氏模量测定仪螺旋测微计螺旋测微计游标卡尺游标卡尺米尺米尺砝码

2、砝码待测金属丝待测金属丝现在学习的是第4页，共23页 实验原理实验原理1 1、杨氏模量的物理意义杨氏模量的物理意义：描述材料抵抗形变能力的：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。物理量，该值越大，材料越不容易变形。式中式中S S 为金属丝横截面积：为金属丝横截面积：L为金属丝的长度为金属丝的长度 L为其受拉力为其受拉力F后的伸长量后的伸长量LL 应变应变SFLL SFLLE LSFLE杨式模量定义为：杨式模量定义为：现在学习的是第5页，共23页 实验原理实验原理金属丝横截面积金属丝横截面积S S ：LSFLE杨式模量定义为：杨式模量定义为：42dS 式中金属丝原长式中金属丝

3、原长L可由米尺测量，可由米尺测量， 钢丝直径钢丝直径d可用螺旋测微可用螺旋测微仪测量，外力仪测量，外力F可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给可由实验中钢丝下面悬挂的砝码的重力给出，而出，而L是一个微小长度变化量，本实验利用是一个微小长度变化量，本实验利用光杠杆光杠杆的光学放大作用的光学放大作用实现对金属丝微小伸长量实现对金属丝微小伸长量 L L 的间接测量的间接测量。d为细铁丝的为细铁丝的直径直径现在学习的是第6页，共23页 实验原理实验原理2 2、光杠杆测量长度的微小变化光杠杆测量长度的微小变化：杨氏模量测定仪：核心杨氏模量测定仪：核心部件是部件是光杠杆系统光杠杆系统（由光杠杆镜架与望远镜由

4、光杠杆镜架与望远镜组成）。组成）。现在学习的是第7页，共23页1-1-金属丝金属丝 2-2-光杠杆光杠杆 3-3-平台平台 4-4-挂钩挂钩 5-5-砝码砝码 6-6-三角底座三角底座 7-7-标尺标尺 8-8-望远镜望远镜 杨氏模量仪示意图杨氏模量仪示意图现在学习的是第8页，共23页光杠杆常数光杠杆常数 b光杠杆原理光杠杆原理bf1f2f3DbLl光杠杆放大原理图光杠杆放大原理图现在学习的是第9页，共23页DbLl光杠杆放大原理图光杠杆放大原理图bLtg Dltg 205bL Dl 2DblL2 052 现在学习的是第10页，共23页DbLl光杠杆放大原理图光杠杆放大原理图DblL2 bDL

5、l2 叫光杠杆放大率叫光杠杆放大率光杠杆的作用在于将微小的伸长量光杠杆的作用在于将微小的伸长量 L放大为竖尺上放大为竖尺上的位移的位移l。l 叫叫L 的的光杠杆放大量光杠杆放大量现在学习的是第11页，共23页 DblL2 LSFLE42dS bldFLDDbldFLLSFLE22824现在学习的是第12页，共23页尺读望远镜组：尺读望远镜组：测量时，望远镜水平地测量时，望远镜水平地对准光杠杆镜架上的平对准光杠杆镜架上的平面反射镜，经光杠杆平面反射镜，经光杠杆平面镜反射的标尺虚象又面镜反射的标尺虚象又成实象于分划板上，从成实象于分划板上，从两条视距线上可读出标两条视距线上可读出标尺像上的读数。尺

6、像上的读数。 现在学习的是第13页，共23页实验内容和步骤实验内容和步骤1 1、调节仪器：、调节仪器：调节光杠杆和望远镜：调节光杠杆和望远镜：（1 1）调整望远镜水平）调整望远镜水平, ,光杠杆平面镜竖直光杠杆平面镜竖直（2 2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同（3 3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、）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在镜子里找到竖直尺的像; ;若找不到若找不到, ,可可 微调镜子的角度微调镜子的角度, ,直到找到为止。直到找到为止。（4

7、 4）旋动望远镜目镜）旋动望远镜目镜, ,使十字叉丝清晰使十字叉丝清晰; ;再旋再旋 动聚焦手轮动聚焦手轮, ,直到看清竖直尺的像。直到看清竖直尺的像。现在学习的是第14页，共23页逐次加逐次加360g360g砝码，在望远镜中读计对应标尺的砝码，在望远镜中读计对应标尺的位置，共位置，共7 7次；然后将所加砝码逐次去掉（次；然后将所加砝码逐次去掉（每次减每次减360g360g），并读取相应读数。），并读取相应读数。2 2、观察金属丝伸长变化、观察金属丝伸长变化实验内容和步骤实验内容和步骤现在学习的是第15页，共23页(2)(2)在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量在钢丝上选不同部位用螺旋测微计测量

8、d d3 3、测量金属丝长度、测量金属丝长度L、平面镜与竖尺之间的距离、平面镜与竖尺之间的距离D，金属，金属丝直径丝直径d，光杠杆常数，光杠杆常数b。实验内容和步骤实验内容和步骤(1)(1)用钢卷尺测量用钢卷尺测量L L和和D D(3)(3)取下光杠杆在展开的白纸上同时按下三个尖脚的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，用游标卡尺测出线，用游标卡尺测出b b现在学习的是第16页，共23页注意事项注意事项1 1、实验系统调好后，一旦开始测量、实验系统调好后，一旦开始测量ri，在实，在实验过程中不能

9、对系统的任何一部分进行调整，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。否则，所有数据将重新再测。2 2、加减砝码时要轻拿轻放，系统稳定后才能读取、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。刻度尺，读数过程中不要按压桌面。3 3、光杠杆后脚尖不能接触钢丝。、光杠杆后脚尖不能接触钢丝。现在学习的是第17页，共23页数据记录和处理数据记录和处理1 1、金属丝原长、金属丝原长L = (cm) 光杠杆与望远镜镜尺距离光杠杆与望远镜镜尺距离D = (cm) 光杠杆常数光杠杆常数b = (cm)2 2、金属丝直径、金属丝直径d测量数据测量数据3 3、加减

10、砝码后金属丝长度变化测量、加减砝码后金属丝长度变化测量4 4、用逐差法处理数据、用逐差法处理数据现在学习的是第18页，共23页逐差法逐差法2r 3r 4r 5r 6r 0r 0r1r2r3r4r5r6r0r1r2r3r4r5r6r7r7r加砝码加砝码减砝码减砝码平均值平均值1r 437261504rrrrrrrrl为增加为增加4个砝码铁丝拉伸量个砝码铁丝拉伸量L的的光杠杆放大量光杠杆放大量al bdFLDE1121000. 250. 18其中其中 NF1 .1480. 9360. 04 现在学习的是第19页，共23页报告要求报告要求1 1、计算杨氏模量、计算杨氏模量 E E：2、计算、计算E：

11、测量结果的相对不确定度测量结果的相对不确定度bldFLDE28%222222NllddDDLLFFEE EEE %NEE 683. 0 3 3、规范表示测量结果、规范表示测量结果现在学习的是第20页，共23页不确定度不确定度:,.不确定度为各量均为单次测量量bDLF3/仪器误差一一.683. 0 NgF03. 0380. 91/14:个砝码例如二二.:,其不确定度为为多次测量量ld3仪器误差B112kkNNkiiA22BA683. 0 现在学习的是第21页，共23页三三. 测量结果的不确定度与相对不确定度测量结果的不确定度与相对不确定度:%22222NllddDDLLFFEE %NEE四四. 测量结果表示测量结果表示:课后作业课后作业: 思考题思考题 1, 3EEE %NEE 683. 0 现在学习的是第22页，共23页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第23页，共23页