实验题目用拉伸法测定钢丝的杨氏模量

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1、大学物理实验电子讲稿实验题目：用拉伸法测定钢丝的杨氏模量一、实验目的1.了解杨氏模量的物理概念，掌握其测量原理和方法。2.学会用光杠杆测量微小伸长量的方法。3.学会用逐差法处理数据。二、实验器材YMC-1型杨氏模量测定仪、JWI-1型望远镜直横尺、卷尺、螺旋测微计三、实验原理物体在外力作用下所发生的形状和大小的变化称为形变。形变可分为弹性形变和范性形变两类。如果外力在一定限度内，当外力撤去后，物体能恢复到原来的形状和大小，这种形变称为弹性形变，如果加在物体上的外力过大以致于外力撤去后，物体不能恢

2、复原状，而留下剩余形变，这种形变称为范性形变。在本实验中只研究弹性形变。纵向拉伸是弹性形变最简单的一种，如图所示，设金属丝原长为，横截面积为S，当在长度方向施加外力F时，其伸长(或缩短)ΔL。比值是金属丝单位面积上的作用力，称为协强，它决定了物体的形变，比值为金属丝的相对伸长，称为协变，它表示物体相对形变的大小，按照胡克定律，在弹性限度内，协强与协变成正比，即，或改写为：----------（1）比例系数Y称为杨氏模量。它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关。

3、在国际单位制中，杨氏摸量的单位为牛顿.5大学物理实验电子讲稿本实验采用拉伸法测定杨氏模量。光杠杆装置及放大原理小平面镜M连同直尺、望远镜共同构成光杠杆装置，它可把微小长度变化放大。为M法线方向水平时，望远镜中看到的直尺上的相应刻度为当钢丝因悬挂重物而下降ΔL，导致M的法线方向改变α角时，从望远镜中看到的直尺上的相应刻度。—平面镜M后一个支点到前两个支点的距离—镜面到尺面的距离本实验的放大倍数:几十倍,为1至2米;为5至8厘米.由图则有：因为α角很小，故有：最后得：-----------（2）放大

4、倍数为由前实验装置分析：又：令：5大学物理实验电子讲稿则：-------------（3）四、实验步骤1.调整杨氏弹性模量仪的支架底角螺旋H，使支架铅直，然后加重一个钩码（不记入作用力F内）将钢丝拉直，测量钢丝长度L。2.调节光杠杆装置。（1）粗调：将镜面中心、标尺零点、望远镜调节等高，望远镜上的缺口、准星对准平面镜中心，并能在望远镜外看到尺子的像；（2）细调：调节物镜焦距能看到尺子清晰的像，调节目镜焦距能清晰的看到叉丝。3.开始时望远镜中标尺的读数，记下每增加400g砝码记录一次标尺读数，则标

5、尺读数依次为、～，直到增加了8个钩码为止。4.依次减少钩码，每次减400g，分别记录各次所对应的标尺读数、～。5.在不同位置对钢丝直径d测6次，并测量标尺到镜面的距离D及光杠杆后支点到前两个支点的垂直距离b拉伸法测杨氏模量记录表单位：增减（400g）=(+)/2增减（400g）=(+)/2-平均值增减平均值增减平均值15263748单位：光杠杆至标尺距离钢丝长度光杠杆尖端至镜面钢丝直径d1d2d3d4d5d6五、数据处理1.5大学物理实验电子讲稿逐差法：一般用于自变量等间隔测量且其测量误差可以略

6、去情况下的数据处理。优点是：充分利用各个测量数据，减小测量误差和扩大测量范围。应用的一般条件是：处理等间隔线性变化的测量数据。1.取同一负荷下标尺读数的平均值n0、n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8。用逐差法算出平均值并求出标准差。2.将所测数据代入即可求得金属丝的杨氏模量。△n为四个砝码的重力M=引起的伸长量。3.计算相对误差Er，再根据求出标准差结果表达：±（单位）其中：=5大学物理实验电子讲稿注意事项1、充分重视光杠杆的粗调。2、增减砝码时要轻放轻取，以防冲击和摆动，应等标尺稳

7、定后才可读数。标尺读数若在零点两侧，应区分正负。3、因砝码的重心不在其几何中心，所以要正确摆放砝码，以保证钢丝上悬挂的砝码串的稳定。5