杨氏弹性模量的测定.ppt

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1、杨氏模量的测量杨氏模量的测量 一、实验目的一、实验目的 1、理解杨氏模量的物理意义、理解杨氏模量的物理意义2、掌握用拉伸法测金属丝杨氏模量的原理及方法、掌握用拉伸法测金属丝杨氏模量的原理及方法难点：难点：杨氏模量测定仪的调节杨氏模量测定仪的调节 重点：重点：微小量的测量法微小量的测量法二、实验原理二、实验原理 1 1、杨氏模量的测量原理杨氏模量的测量原理 设长为设长为L、截面积为、截面积为S的钢丝，在外力的钢丝，在外力F作用下，作用下，在长度方向伸长在长度方向伸长L。根据胡克定律，在弹性限度内，正应力根据胡克定律，在弹性限度内，正应力 FS与与拉伸应变拉伸应变 LL成正比，即成正比，即:（1

2、1）式中：式中：Y是杨氏模量。是杨氏模量。（2 2）式中：式中：d是钢丝的直径。是钢丝的直径。二、实验原理二、实验原理 2 2、微小伸长量的测量原理微小伸长量的测量原理 在（在（2）中，）中，L是一个微小的量，可采用光杠杆是一个微小的量，可采用光杠杆法进行测量。法进行测量。二、实验原理二、实验原理 当钢丝在外力当钢丝在外力F作用下发生微小变化作用下发生微小变化L时，平面时，平面反射镜面发生偏转，转角为反射镜面发生偏转，转角为。从望远镜中看到的是。从望远镜中看到的是标尺刻度标尺刻度 经平面反射镜形成的像，像相对平面镜转经平面反射镜形成的像，像相对平面镜转动了动了2，对应的距离为，对应的距离为 n

3、。二、实验原理二、实验原理 二、实验原理二、实验原理 杨氏模量的大小仅取决于材料本身的性质，与材杨氏模量的大小仅取决于材料本身的性质，与材料的几何形状及所受外力的大小无关。料的几何形状及所受外力的大小无关。三、实验仪器三、实验仪器YMC-1型型 杨氏模量测定仪杨氏模量测定仪 三、实验仪器三、实验仪器望远镜望远镜标标 尺尺三、实验仪器三、实验仪器望远镜内部结构图望远镜内部结构图 三、实验仪器三、实验仪器钩钩 码码光杠杆光杠杆拉伸仪底座拉伸仪底座调节螺钉调节螺钉四、实验内容四、实验内容1 1、用钢卷尺测钢丝原长、用钢卷尺测钢丝原长L L。2 2、用螺旋测微器测钢丝直径、用螺旋测微器测钢丝直径d d

4、，在钢丝，在钢丝上、中、下上、中、下三个部位两个三个部位两个正交正交方向共测方向共测6 6次。次。四、实验内容四、实验内容3 3、用钢卷尺测标尺到平面镜（光杠杆两前足所在、用钢卷尺测标尺到平面镜（光杠杆两前足所在的沟槽）的距离的沟槽）的距离 R R。4 4、用钢卷尺测光杠杆常数、用钢卷尺测光杠杆常数 b b。bBCA四、实验内容四、实验内容5 5、调杨氏模量仪底脚螺钉，使金属方框处于无碍、调杨氏模量仪底脚螺钉，使金属方框处于无碍状态。状态。调节调节底座螺钉底座螺钉四、实验内容四、实验内容 6 6、正确放置光杠杆，要求反射镜面铅直，工作、正确放置光杠杆，要求反射镜面铅直，工作台和台和T T形架的

5、三足尖处在同一水平面上。形架的三足尖处在同一水平面上。7 7、粗调望远镜筒光轴与反射镜面中心等高及望、粗调望远镜筒光轴与反射镜面中心等高及望远镜光轴水平。远镜光轴水平。8 8、调望远镜目镜，直到看见清晰的十字叉丝。、调望远镜目镜，直到看见清晰的十字叉丝。9 9、调节望远镜，找到标尺的像。、调节望远镜，找到标尺的像。0标尺像标尺像分划板分划板四、实验内容四、实验内容 10 10、测钢丝微小伸长量。、测钢丝微小伸长量。先记下标尺刻度像读数先记下标尺刻度像读数n n。，。，然后将钩码轻轻挂到方形夹头下的环上，稳定然后将钩码轻轻挂到方形夹头下的环上，稳定后记下标尺刻度像读数后记下标尺刻度像读数n n1

6、 1，逐次加上槽码并记下相应读数逐次加上槽码并记下相应读数n ni i；之后递减槽码，直到将钩码全部取下，并记下之后递减槽码，直到将钩码全部取下，并记下相应读数相应读数n ni i。0四、实验内容四、实验内容数据记录表格数据记录表格（b=，R=，L=）钢丝的直径钢丝的直径d d次数次数1 12 23 34 45 56 6四、实验内容四、实验内容外力与标尺读数外力与标尺读数 加砝码加砝码减砝码减砝码序号序号0 01 12 23 34 45 56 67 7m m（kgkg）五、实验注意事项五、实验注意事项 1 1、加减砝码时一定要轻拿轻放，切勿压断钢丝。、加减砝码时一定要轻拿轻放，切勿压断钢丝。2

7、 2、使用千分尺时只能用棘轮旋转。、使用千分尺时只能用棘轮旋转。3 3、用钢卷尺测量标尺到平面镜的垂直距离时，尺面、用钢卷尺测量标尺到平面镜的垂直距离时，尺面要放平。要放平。4 4、杨氏模量仪的主支架已固定，不要调节主支架。、杨氏模量仪的主支架已固定，不要调节主支架。5 5、测量钢丝长度时，要加上一个修正值，是夹头内、测量钢丝长度时，要加上一个修正值，是夹头内不能直接测量的一段钢丝长度。不能直接测量的一段钢丝长度。六、思考题六、思考题 1 1、除、除本本实验介绍的拉伸法法外，你还能提出实验介绍的拉伸法法外，你还能提出其它更好更简捷的方法吗？其它更好更简捷的方法吗？2 2、总结调节望远镜最简捷的步骤。、总结调节望远镜最简捷的步骤。3 3、加减钩码时，标尺读数不相同的原因是什、加减钩码时，标尺读数不相同的原因是什么？么？