杨氏模量的测定_评分标准

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1、“杨氏模量的测量”实验报告评分标准第一部分：预习报告（20分）一、实验目的1．掌握用伸长法测量金属丝杨氏模量的方法；2．理解光杠杆测量长度微小变化的原理；3．学会用逐差法处理数据；4．进行测量结果的不确定度分析。二、实验仪器杨氏模量测定仪，螺旋测微计，游标卡尺，米尺，砝码，待测金属丝三、实验原理1、杨氏模量的物理意义。2、光杠杆测量长度微小变化的原理。（说明：实验原理应有必要的图示、公式、及文字叙述）四、实验内容与步骤1、调节仪器：a.调节支架。b.调节光杠杆和镜尺组。c.寻找标尺的像，并使像清晰。2、观察金属丝伸长变化。3、

2、测量金属丝长度、平面镜与竖尺之间的距离，金属丝直径，光杠杆常数。（说明：实验步骤应阐述具体清晰）第二部分：数据采集与实验操作（40分）有较好的动手能力，能够很好解决实验过程中出现的问题，数据采集记录完整准确，操作过程无误（35-40分）；有一定的动手能力，能够解决实验过程中出现的一般问题,数据采集记录完整，操作过程无大的违规(35-20)；动手能力较差，难以解决实验过程中出现的一般问题，数据采集与记录不完整、有偏差，有违规操作(0-20分)。操作要点：1．根据测量范围和仪器精度，选择各测量量所使用的测量仪器；2．光杠杆、镜尺组

3、和望远镜的调节。5第三部分：数据记录及数据处理（30分）数据处理要求：1．原始数据需重新抄入实验报告数据处理部分的正文中，再进行具体处理。2．对单次直接测量量、、、进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。3．对多次直接测量量、进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。4．由不确定度传递公式，对间接测量量进行不确定度评定，并给出各量的测量结果。5．给出实验结论。测量数据参考值：1．单次直接测量量测量参考值：金属丝长度：；钢卷尺仪器误差：0.05cm光杠杆与镜尺组距离：D=151.5cm；钢卷尺仪器误差：0.1cm光杠杆常数：b=8

4、4.00mm；卡尺仪器误差：0.02mm砝码质量:360g/1个砝码;误差:1g/1个砝码2．多次直接测量量测量参考值：金属丝直径测定：螺旋测微计零点读数：0.000mm次数12345平均值零点修正值0.4880.4900.4890.4920.4900.4900.4900.0020.0000.0010.0020.000金属丝长度变化记录I1016.2016.1016.15236016.4016.1816.29316.5816.4816.53416.6216.5616.59516.8416.8216.81616.9616.941

5、6.95717.1017.0417.07817.2417.24=，，，1234平均0.660.660.540.650.63cm51．杨氏模量E的测量参考值：将各测量量代入公式=，由不却定度传递公式:Pa第四部分：思考题（10分）1、各种不同长度用不同仪器测定，是如何进行的？为什么？5答：本实验中，金属丝长度用米尺测量，光杠杆与镜尺组间距离也用米尺测量；光杠杆常数用游标卡尺测量；金属丝直径用螺旋测微计测量。选择测量仪器时，要考虑测量范围和相对不却定度两个因素，也就是说要考虑仪器的量程和精度。首先，要考虑测量范围，被测物的长度应在

6、测量仪器的量程之内；同时还要考虑仪器的精度，尽量减小测量误差。1、本实验中哪一个量的测量误差对结果影响最大？试作具体讨论。答：本实验中，竖尺上的位移（金属丝拉伸量的光杠杆放大量）对测量结果影响最大。根据相对不却定度计算公式：可以计算各个测量量对测量结果影响的大小，其中：可见，对测量结果影响最大。2、用光杠杆把测变成测等量，若把称为光杠杆的“放大率”，由（5-22）知，能不能增加，减小来提高，这样有没有好处？有没有限度？答：由教材p82,（5-23）式得：，即，其中为光杠杆的“放大率”，（1）可以通过增加减小来提高，有好处，能够

7、提高测量精度。（2）有限度：太小，则不能成立；太大，则实验操作会很不方便，会增加实验的成本。3、采用逐差法处理数据外，能否用作图法求杨氏模量？若能，应怎样作图？答：可以用作图法求杨氏模量。根据，有，令，可得。可见，对于同一段金属丝，与是成正比例关系的。即当时，（为一个砝码的质量），对应；时，对应；…,依次类推，当时，对应，以为横坐标，以5为纵坐标描点作图，会得到一条直线，求出其斜率，则，由此，可以求出。5