大学物理实验 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 作者 孙宇航 实验19 金属杨氏模量的测量.ppt

《大学物理实验 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 作者 孙宇航 实验19 金属杨氏模量的测量.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、金属杨氏模量的测量物理实验教学中心实验背景弹性模量又称弹性系数、杨氏模量，它是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体变形难易程度的表征，用E表示定义为理想材料在小形变时应力与相应的应变之比。根据不同的受力情况，分别有相应的拉伸弹性模量（杨氏模量）、剪切弹性模量（刚性模量）、体积弹性模量等。它是一个材料常数，表征材料抵抗弹性变形的能力，其数值大小反映该材料弹性变形的难易程度。对一般材料而言，该值比较稳定，但就高聚物而言，则对温度和加载速率等条件的依赖性较明显。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的，则可根据需要取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代

2、替它的弹性模量值。实验目的用拉伸法测定钢丝的杨氏模量。掌握用光杠杆测量微小伸长量的原理和方法。学会用逐差法处理实验数据。实验仪器卷尺、游标卡尺、钢尺、大砝码一套（每个砝码质量为1kg）。杨氏模量仪读数望远镜光杠杆螺旋测微计实验原理固体在外力作用下将发生形变，如果外力撤去后相应的形变消失，这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变，这种形变称为范性形变。胁强是指单位面积上所受到的力（F/S）。胁变是指在外力作用下的相对形变（相对伸长L/L）它反映了物体形变的大小。胡克定律：在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为杨氏模量（记为Y）。用公式表达为：Y（杨氏模量）在数值上

3、等于产生单位应变时的胁强。它的单位是与胁强的单位相同。杨氏弹性模量是材料的属性，与外力及物体的形状无关。当钢丝在外力F作用下发生微小变化△L时，平面反射镜面发生偏转，转角为θ。从望远镜中看到的是标尺刻度经平面反射镜形成的像，像相对平面镜转动了2θ，对应的距离为△n。LDK望远镜目镜物镜n0n钢丝砝码盘ΔL2θθΔn物镜调节旋纽光杠杆杨氏模量的测量原理图这样，通过平面镜的旋转和反射光线的变化把微小位移L转化为容易观测的大位移l，这与机械杠杆类似，所以把这种装置称为光杠杆。实验内容与步骤调整杨氏模量测定仪调节光杠镜及望远镜尺组逐次增减砝码，记录实验数据测量实验常数逐差法处理数据，并根

4、据公式：求算杨氏模量Y，分析误差（详见实验步骤）注意事项钢丝必须铅直（平台要水平），否则会使钢丝夹与平台有摩擦，平面镜与平台不垂直；光杠杆的后足一定要放在钢丝夹子上。消除视差：上下移动眼睛，望远镜中叉丝像与标尺刻度线应无相对位移，否则就是有视差，应反复、仔细调节物镜和目镜焦距（即望远镜螺旋A、B），直到视差消除为止。调整好实验装置，记下读数r0后，千万不可碰撞实验装置和放置仪器的架子，平面镜调好后，两侧螺栓要旋紧，否则可能会由于一点微小的振动，造成数据较大偏离，严重时，将导致数据混乱，实验失败。加减砝码时，要一手扶住砝码托，另一手轻拿轻放，并等钢丝稳定1min后再读数。思考题说明怎

5、样提高光杠杆的放大倍数。材料相同，粗细、长度不同的两根钢丝，它们的杨氏模量是否相同？根据胡克定律，ri和r'i应该有什么关系？当每次加减砝码的重量相同时，读数ri应有什么规律？如何判断你的实验数据是否合理？哪个量的误差对Y的测量影响最大？