拉伸法测量钢丝杨氏.ppt

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1、大学物理实验拉伸法测钢丝杨氏模量1实验背景介绍弹性模量是材料抗弹性形变能力的一个重要参数，在工程技术中又称为“刚度”，无论是对机械设计还是进行材料研究与应用都是非常重要的。本实验采用静态拉伸法测定金属丝的弹性模量。2实验目的实验原理实验仪器操作要点实验步骤数据处理思考问题3实验目的1.掌握光杠杆法测量微小伸长量的原理和方法，并用以测定钢丝的杨氏模量；2.掌握用逐差法处理数据的方法；3.了解选取合理实验条件，减小系统误差的重要意义，接受有效数字计算和不确定度计算的训练。4实验原理胡克定理：在弹性限度内固体的应力和应变成正比。即：拉伸法：测定、、和后

2、计算得到弹性模量。由于应变很小，为了精确测量，采用改变，多次测量，用逐差法或作图法处理数据。（1）应力应变5光杠杆原理：用光学转换放大的方法来测量微小长度变化，即将很难测量的，转换为易于测量的标尺度数差。6设起始状态标尺上的测量读数为，当待测钢丝受力作用而伸长时，光杠杆后脚随之下降，杠杆架和镜面偏转角，反射线转过，此时标尺读数为则有7则有：这样就可把微小的长度改变量用可观的变化量表示，为保证大的放大系数，实验时应有较大的（一般为2m）和较小的（一般为0.08m左右）。（2）8砝码拉力钢丝截面积将砝码拉力和钢丝截面积以及（2）式带入（1）式得到测量

3、杨氏模量的公式：9的测定：用米尺测量或公式的测定：取下光杠杆在纸上印下三个脚印，用游标卡尺测出后脚到前两脚连线的垂直距离。即10实验仪器杨氏模量测量仪光杆秤镜尺机构待测钢丝、砝码千分尺游标卡尺米尺钢卷尺11操作要点1.调整支架铅直，确定、大小；2.调整望远镜与放置光杠杆平台等高；3.调整光杠杆小镜子，使眼睛在望远镜附近位置能看到小镜中标尺的像；4.调整望远镜目镜看清十字叉丝，调节调焦旋钮看清光杠杆小镜反射的像，达到两者无视差；5.细调望远镜调焦旋钮看清标尺像。12实验步骤1.调整杨氏模量仪及光路,先加两个砝码将钢丝拉直,并准备好数据记录表格；2.

4、加砝码，对应位置0、1、┅、6、7共八个读数记入表格；3.减砝码，对应位置7、6、┅、1、0共八个读数记入表格；4.用千分尺测不同部位的钢丝直径，测六次并记下零点读数；5.用游标卡尺测，测一次，记入表格；6.用米尺测和钢丝长度，各测一次，记入表格。13表格序号n01234567加砝码减砝码标尺杆读数单位：mm14序号і123456直径D类别d1d2L数据单位：cm单位：m零点读数金属丝D的测量15数据处理1.用逐差法计模量并与公认值比较2.用作图法，以为横坐标，为纵坐标作图，求斜率即，其中可得杨氏模量163.计算A类不确定度：（可近似为直接测量量

5、）4.计算B类不确定度：根据实际情况各直接测量量的极限误差为175.计算各个测量量的合成不确定度6.由函数关系式导出不确定度传递公式，计算出的不确定度18分析与思考分析产生误差的主要原因，实验中哪个量的测量误差对结果的影响大？如何进一步改进？19